[发明专利]超并行自主产生式的相控阵雷达实时多目标回波模拟方法在审

专利信息
申请号: 201910569768.3 申请日: 2019-06-27
公开(公告)号: CN110208768A 公开(公告)日: 2019-09-06
发明(设计)人: 杨强;张畅;张鑫;张佳智;王永军;赵梦晓 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学
主分类号: G01S7/41 分类号: G01S7/41
代理公司: 哈尔滨龙科专利代理有限公司 23206 代理人: 高媛
地址: 150001 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 相控阵雷达 回波数据 多目标 雷达系统 单通道 目标基 回波 噪声 并行 方位信息 复杂运动 距离信息 模型计算 目标参数 目标信息 目标运动 速度信息 系统参数 信号处理 性能评估 运动模型 多通道 全面性 累加 遍历 构建 相加 评估
【说明书】:

发明公开了一种超并行自主产生式的相控阵雷达实时多目标回波模拟方法,所述方法包括如下步骤:建立复杂运动目标的运动模型;根据系统参数,产生目标基带回波和噪声,根据目标参数,利用目标运动模型计算所有目标的目标信息;针对某一目标,将该目标的距离信息和速度信息添加到目标基带回波信号中,构建出该目标的单通道数据;将该目标的方位信息添加到单通道数据里,构成该目标的多通道回波数据,并与噪声相加,构成该目标的相控阵雷达回波数据;遍历所有目标,将不同目标的回波数据线性累加,构成最终多目标相控阵雷达回波数据。本发明用于评估雷达系统对多目标的信号处理性能,可以用于提高雷达系统性能评估的全面性。

技术领域

本发明属于雷达系统中的回波模拟领域,涉及一种超并行自主产生式的相控阵雷达实时多目标回波模拟方法。

背景技术

在雷达系统的研发过程当中,性能测试和算法验证是必不可少的重要环节,通常需要通过模拟回波的方式来验证信号处理算法的有效性和稳定性。目前根据回波信号的生成方式,雷达回波模拟可分为两种:一种是存储回放式,另一种是自主产生式。存储回放式一般是将事先获得的雷达回波数据固化在存储器中,模拟回波时,根据一定的时序控制将回波读取出来,进行后续的信号处理。自主产生式通过配置雷达系统的工作参数,如载频、带宽、目标个数、积累时长、信号体制等,根据系统需求自主生成回波信号。相比于存储回放式回波模拟方法,自主产生式雷达回波模拟方法不需要预先存储回波数据,配置灵活、功能齐全、实时性强。传统的基于CPU的雷达回波模拟方法由于受CPU浮点运算能力的限制,在满足实时性的前提下,只能产生单目标的雷达回波数据,且目标运动模型为简单径向匀速直线运动,无法实时验证信号处理算法对复杂运动的多目标回波处理能力。

图像处理器(Graphic Processing Unit,GPU)是由NVIDIA公司首先推出的,是显卡的最主要核心。相比较CPU的硬件布局,GPU将更多的晶体管用作算术逻辑(ALU)单元,而不是数据缓存和控制,因此GPU具有更强的浮点运算性能。借助GPU强大的浮点运算性能和超并行计算架构,可以实现目标复杂运动模型的快速计算,最终可以实现相控阵雷达多复杂运动目标回波数据的实时模拟,可以用于提高雷达系统性能评估的全面性。

发明内容

为了解决现有相控阵雷达回波模拟方法无法实时产生复杂运动的多目标回波数据的问题,本发明提供了一种超并行自主产生式的相控阵雷达实时多目标回波模拟方法。本发明用于评估雷达系统对多目标的信号处理性能,可以用于提高雷达系统性能评估的全面性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

一种超并行自主产生式的相控阵雷达实时多目标回波模拟方法,包括如下步骤:

步骤一:建立复杂运动目标的运动模型,用于在GPU中计算目标在不同时刻下的目标信息,所述目标信息包括距离、方位、径向速度信息。

本步骤中,建立复杂运动目标的运动模型的方法如下:

设目标瞬时速度为v;目标至接收阵列的初始距离为r0;目标相对于接收阵列法线方向的初始方位角为θ0,以对海观测雷达为例,假定目标只出现在接收阵列的一侧,以接收阵列法线方向为基准,沿顺时针方向θ0取值为[0,π/2],沿逆时针方向θ0取值为[-π/2,0];目标运动的航向为以接收阵列法线方向为基准,沿顺时针方向取值为[0,2π];当目标运动时间dt后,目标距离接收阵列的距离为Rr,径向速度为vr(对应的多普勒频率为fd=-2vr/λ,λ为波长),方位角为θr

目标在运动时间Δt后,运动距离为ΔR=|v|×Δt,Rr、ΔR和r0构成一个三角形,由此建立相应的方程组,联立求解目标参数:

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