專利名稱：一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法
一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于雷達(dá)測試技術(shù)領(lǐng)域，是一種通過采集雷達(dá)發(fā)射信號，并進(jìn)行目標(biāo)信息 調(diào)制，產(chǎn)生合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)回波信號，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)合成孔徑雷達(dá)回波模擬器的方法。
背景技術(shù)：
合成孔徑雷達(dá)回波模擬器是應(yīng)用于合成孔徑雷達(dá)地面測試的設(shè)備，能夠?qū)走_(dá)成 像性能和指標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測試和評估。合成孔徑雷達(dá)(SAR)回波模擬器是通過接收雷達(dá)發(fā) 射信號，并與目標(biāo)沖激函數(shù)進(jìn)行卷積運(yùn)算的調(diào)制，得到目標(biāo)回波信號。
2008年電子科技大學(xué)黃延坤的碩士論文《合成孔徑雷達(dá)回波模擬器的建模仿真與 系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，以及2009年國防科技大學(xué)張成遷的碩士論文《高速數(shù)據(jù)采集回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn)》中，都介紹了一種SAR回波模擬器的設(shè)計(jì)方法，即通過計(jì)算機(jī)將回波信號生成，一次性 加載到SAR回波模擬器上的大容量器中，按照雷達(dá)PRF進(jìn)行回波信號的實(shí)時回放。2007年 電子科技大學(xué)謝勇的碩士論文《SAR回波模擬器中目標(biāo)信號模塊的硬件實(shí)現(xiàn)》，以及蔡昌聽 的碩士論文《SAR回波模擬器DSP軟件的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)》，介紹了使用DSP進(jìn)行目標(biāo)沖激函數(shù) 計(jì)算，F(xiàn)PGA卷積計(jì)算及DAC控制，實(shí)時生成回波的SAR回波模擬器設(shè)計(jì)方法。2011年，北京 理工大學(xué)丁澤剛的論文《SAR自然場景實(shí)時回波模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》，介紹了一種使用大 規(guī)模DSP并行流水架構(gòu)實(shí)時生成目標(biāo)場景回波信號，實(shí)現(xiàn)回波模擬器的方法。
第一種方法是基于計(jì)算機(jī)平臺的模擬，使用計(jì)算機(jī)事先將回波數(shù)據(jù)生成并存儲， 能提供精確的回波數(shù)據(jù)，按雷達(dá)發(fā)射信號時序?qū)崟r發(fā)射回波，屬于雷達(dá)開環(huán)測試系統(tǒng)，未能 利用雷達(dá)本身發(fā)射信號進(jìn)行整機(jī)檢測。第二種方法，也沒有接收真實(shí)雷達(dá)發(fā)射信號，而是根 據(jù)雷達(dá)參數(shù)預(yù)置了發(fā)射信號數(shù)據(jù)保存在存儲器中，利用該發(fā)射信號數(shù)據(jù)，在高速數(shù)字處理 平臺上進(jìn)行目標(biāo)沖激信號計(jì)算、回波信號的計(jì)算，產(chǎn)生中頻目標(biāo)回波信號。第三種方法實(shí) 現(xiàn)了雷達(dá)回波生成的閉環(huán)仿真，實(shí)時提供雷達(dá)飛行航跡，實(shí)時生成回波數(shù)據(jù)，但是該模擬器 僅滿足50MHz帶寬、IKHz帶寬等較低參數(shù)指標(biāo)的雷達(dá)測試。目前合成孔徑雷達(dá)技術(shù)發(fā)展迅 速，當(dāng)雷達(dá)帶寬、分辨率等指標(biāo)提高時，實(shí)時回波模擬器系統(tǒng)的計(jì)算量、資源消耗、設(shè)計(jì)復(fù)雜 度將急劇增加。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)合成孔徑雷達(dá)的閉環(huán)測試，接收雷達(dá)本身發(fā)射，進(jìn)行目標(biāo) 信息卷積調(diào)制，實(shí)時發(fā)射目標(biāo)回波信號，同時，降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，減輕高速數(shù)字處理平 臺的計(jì)算量和實(shí)時處理要求。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
—種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法，利用計(jì)算機(jī)計(jì)算目標(biāo)場景整個合成孔徑 的沖激響應(yīng)函數(shù)，傳輸?shù)接蒁SP和FPGA等組成的高速數(shù)字處理平臺的存儲器中；利用高速 數(shù)字處理平臺對采集獲取的雷達(dá)發(fā)射信號和目標(biāo)沖激函數(shù)進(jìn)行卷積計(jì)算，實(shí)時模擬生成雷 達(dá)運(yùn)動采集的目標(biāo)回波信號，并上變頻到射頻波段發(fā)射處理。可接收X、Ku或Ka波段的雷達(dá)發(fā)射信號，并發(fā)射相應(yīng)波段的目標(biāo)回波信號，實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)的閉環(huán)測試；適用的雷達(dá)信 號帶寬可達(dá)到30MHz_500MHz，最高可實(shí)現(xiàn)O. 3m的距離向分辨率，雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率可達(dá)到 lkHZ_20kHZ，可模擬生成單點(diǎn)目標(biāo)、多點(diǎn)目標(biāo)、場景目標(biāo)的回波信號，目標(biāo)回波信號能夠?qū)?時產(chǎn)生。
所述的一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法，是將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)計(jì)算與高速數(shù)字 處理平臺相結(jié)合，產(chǎn)生合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)回波信號的方法，其特征在于
在計(jì)算機(jī)上根據(jù)合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)沖激函數(shù)生成算法進(jìn)行C語言編程，載入雷達(dá) 參數(shù)、目標(biāo)參數(shù)和運(yùn)動平臺參數(shù)后，進(jìn)行目標(biāo)沖激函數(shù)的計(jì)算，生成數(shù)據(jù)文件并存儲；
高速數(shù)字處理平臺由FPGA、DSP等組成，接收雷達(dá)發(fā)射信號，與目標(biāo)沖激函數(shù)進(jìn)行 卷積計(jì)算，得到雷達(dá)各個位置處的目標(biāo)回波信號，并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將回波信號實(shí)時發(fā)射出 去。
所述的一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于
合成孔徑雷達(dá)回波模擬器包括射頻部分和中頻信號處理部分；
射頻部分負(fù)責(zé)接收雷達(dá)發(fā)射的X、Ku或Ka波段射頻信號，并下變頻到900MHz的中 頻，以便進(jìn)行數(shù)字信號處理，同時負(fù)責(zé)將生成的目標(biāo)回波信號上變頻到相應(yīng)的X、Ku或Ka波 段，并發(fā)射出去，供雷達(dá)接收處理；
中頻信號處理部分負(fù)責(zé)將雷達(dá)發(fā)射信號轉(zhuǎn)換為I/Q兩路基帶信號，與目標(biāo)沖激函 數(shù)進(jìn)行卷積運(yùn)算生成目標(biāo)回波基帶信號，并通過數(shù)字上變頻得到中頻回波信號，然后經(jīng)過 數(shù)模轉(zhuǎn)換得到目標(biāo)回波的模擬信號。
所述的一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法，其所述的計(jì)算機(jī)進(jìn)行目標(biāo)沖激函 數(shù)計(jì)算和數(shù)據(jù)生成，包括如下步驟
步驟Al :根據(jù)合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)沖激函數(shù)計(jì)算算法，用C語言進(jìn)行軟件編寫，軟 件包括參數(shù)載入、參數(shù)計(jì)算、數(shù)據(jù)計(jì)算、生成頻域數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)量化、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)下載等部 分；
步驟A2 :載入雷達(dá)參數(shù)，包括波長、帶寬、脈沖寬度、脈沖重復(fù)周期等，載入運(yùn)動 平臺參數(shù)，包括飛行高度、飛行速度等，載入目標(biāo)參數(shù)，包括目標(biāo)位置、場景大小、散射系數(shù) 等;
步驟A3 :進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算，得到數(shù)據(jù)矩陣點(diǎn)數(shù)、分辨率、數(shù)據(jù)播放時間等參數(shù)；
步驟A4:按照程序算法，生成時域形式的一個完整合成孔徑的目標(biāo)沖激函數(shù)數(shù) 據(jù)；
步驟A5 :為降低高速數(shù)字處理平臺的計(jì)算量和時間消耗，將目標(biāo)沖激函數(shù)轉(zhuǎn)換為 頻域形式；
步驟A6 :將生成的目標(biāo)沖激函數(shù)按8bit或16bit進(jìn)行量化，并存儲；
步驟A7 :將數(shù)據(jù)文件傳送到高速數(shù)字處理平臺的存儲器中。
所述的一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法，其所述的高速數(shù)字處理平臺產(chǎn)生 目標(biāo)回波信號，包括如下步驟
步驟B1:接收雷達(dá)發(fā)射信號的中心頻率900MHz的中頻信號，并按脈沖寬度進(jìn)行檢 波采樣，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換(ADC)后得到中頻數(shù)字信號；
步驟B2 :在FPGA中進(jìn)行數(shù)字下變頻設(shè)計(jì)，對接收到的中頻數(shù)字信號進(jìn)行下變頻及正交解調(diào)處理，得到I/Q兩路基帶發(fā)射信號；
步驟B3 :每個脈沖重復(fù)周期(PRT)內(nèi)的發(fā)射信號與目標(biāo)沖激函數(shù)分別進(jìn)行卷積運(yùn) 算，得到數(shù)字域基帶目標(biāo)回波信號；
步驟B4 :在FPGA中進(jìn)行數(shù)字上變頻設(shè)計(jì)，將生成的基帶目標(biāo)回波信號進(jìn)行上變頻 及正交調(diào)制，得到900MHz中頻的目標(biāo)回波信號；
步驟B5 :經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)后，將雷達(dá)在各個位置處的中頻模擬回波信號發(fā)射 出去。
所述的一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法，所述步驟B3中發(fā)射信號與目標(biāo) 沖激函數(shù)的卷積運(yùn)算，采用頻域相乘的方法實(shí)現(xiàn)，包括如下步驟
步驟Cl :對I/Q兩路的基帶發(fā)射信號進(jìn)行傅里葉變換(FFT)，得到其頻域數(shù)據(jù)；
步驟C2 :計(jì)算機(jī)根據(jù)雷達(dá)參數(shù)計(jì)算整個合成孔徑的目標(biāo)沖激函數(shù)時，生成頻域的 目標(biāo)沖激函數(shù)數(shù)據(jù),并傳送到高速數(shù)字平臺中的存儲器中；
步驟C3 :將存儲器中存儲的目標(biāo)沖激函數(shù)頻域數(shù)據(jù)，按每個脈沖重復(fù)周期(PRT) 載入FPGA緩存中，與發(fā)射信號進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘；
步驟C4 :對復(fù)數(shù)相乘后的數(shù)據(jù)進(jìn)行逆傅里葉變換(IFFT)，得到I/Q兩路基帶目標(biāo) 回波信號。
本發(fā)明的特點(diǎn)和效果是根據(jù)合成孔徑雷達(dá)回波模擬的方法進(jìn)行回波模擬器的設(shè) 計(jì)，接收雷達(dá)發(fā)射信號，利用卷積運(yùn)算調(diào)制生成目標(biāo)回波信號，并實(shí)時發(fā)射出去，實(shí)現(xiàn)對雷 達(dá)的閉環(huán)測試。本發(fā)明是在滿足合成孔徑雷達(dá)最高O. 3m分辨率、信號帶寬30MHz—500MHz、 脈沖重復(fù)頻率lkHz_20kHz等參數(shù)情況下，能夠模擬產(chǎn)生單點(diǎn)目標(biāo)、多點(diǎn)目標(biāo)、場景目標(biāo)的回 波信號，實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)閉環(huán)實(shí)時測試的一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明利用 計(jì)算機(jī)進(jìn)行目標(biāo)沖激函數(shù)的計(jì)算，能減輕目標(biāo)沖激函數(shù)計(jì)算對高速數(shù)字處理平臺的系統(tǒng)資 源消耗和時間消耗，降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，同時高速數(shù)字處理平臺的卷積運(yùn)算可以實(shí)現(xiàn) 實(shí)時發(fā)射目標(biāo)回波信號，滿足合成孔徑雷達(dá)的地面測試需要。根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)現(xiàn)方法， 已經(jīng)研制出了包括目標(biāo)沖激函數(shù)計(jì)算機(jī)處理軟件、信號卷積處理板卡在內(nèi)的合成孔徑雷達(dá) 回波模擬器原理樣機(jī)。


圖1為合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)流程圖2為目標(biāo)沖激函數(shù)生成流程圖3為目標(biāo)回波信號生成流程圖4為卷積運(yùn)算生成基帶回波信號流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出的一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟
首先，利用計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行目標(biāo)沖激響應(yīng)函數(shù)的計(jì)算，將雷達(dá)參數(shù)、運(yùn)動平臺參 數(shù)、目標(biāo)場景參數(shù)等載入到程序中，運(yùn)行程序后生成數(shù)據(jù)文件并傳輸?shù)礁咚贁?shù)字處理平臺 的存儲器中；其次，回波模擬器接收雷達(dá)發(fā)射信號，經(jīng)過下變頻處理后，利用FPGA將其轉(zhuǎn)化 為I/Q兩路基帶信號，利用自身的高速數(shù)字處理平臺將發(fā)射信號與目標(biāo)沖激函數(shù)進(jìn)行卷積運(yùn)算，得到目標(biāo)回波信號，通過信號上變頻處理后發(fā)射射頻回波信號，供雷達(dá)接收、處理，實(shí) 現(xiàn)雷達(dá)成像性能的測試。
本發(fā)明的特點(diǎn)在于將計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)計(jì)算與高速數(shù)字處理平臺相結(jié)合，由計(jì)算機(jī)計(jì) 算出目標(biāo)沖擊函數(shù)，再由以高速數(shù)字處理平臺為主的回波模擬器根據(jù)雷達(dá)發(fā)射信號和目標(biāo) 沖擊函數(shù)生成并發(fā)射回波信號。其中，回波模擬器包括射頻部分和中頻信號處理部分。射 頻部分負(fù)責(zé)接收雷達(dá)發(fā)射的X、Ku或Ka波段的射頻信號，信號帶寬為30MHz-500MHz，并下 變頻到900MHz中頻處，以便進(jìn)行數(shù)字信號處理，同時負(fù)責(zé)將生成的目標(biāo)回波信號上變頻到 相應(yīng)的射頻波段，并發(fā)射出去，供雷達(dá)接收處理，實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)的閉環(huán)測試；中頻信號處理部 分負(fù)責(zé)將雷達(dá)發(fā)射信號轉(zhuǎn)換為I/Q兩路基帶信號，與目標(biāo)沖激函數(shù)進(jìn)行卷積運(yùn)算生成目標(biāo) 回波基帶信號，并通過數(shù)字上變頻得到中心頻率為900MHz的中頻回波信號，然后經(jīng)過數(shù)模 轉(zhuǎn)換得到目標(biāo)回波的模擬信號，雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率為lkHz-20kHz，可模擬生成單點(diǎn)目標(biāo)、多 點(diǎn)目標(biāo)、場景目標(biāo)的回波信號，目標(biāo)回波信號實(shí)時產(chǎn)生。
本發(fā)明合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法的另一實(shí)施例如圖1所示，主要有
在計(jì)算機(jī)上根據(jù)合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)沖激函數(shù)生成算法進(jìn)行C語言編程，設(shè)計(jì)目標(biāo) 沖激函數(shù)生成軟件，載入雷達(dá)參數(shù)、目標(biāo)參數(shù)和運(yùn)動平臺參數(shù)后，進(jìn)行目標(biāo)沖激函數(shù)的計(jì) 算，生成數(shù)據(jù)文件并存儲；
回波模擬器接收雷達(dá)發(fā)射信號，由高速數(shù)字處理平臺與目標(biāo)沖激函數(shù)進(jìn)行卷積計(jì) 算，得到雷達(dá)各個位置處的目標(biāo)回波信號，并通過上變頻、數(shù)模轉(zhuǎn)換等處理將回波信號按射 頻波段發(fā)射出去。
其中，計(jì)算機(jī)進(jìn)行目標(biāo)沖激函數(shù)計(jì)算和數(shù)據(jù)生成的具體實(shí)施步驟如圖2所示，主 要有
步驟Al :根據(jù)合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)沖激函數(shù)計(jì)算算法，用C語言進(jìn)行軟件編寫，軟 件包括參數(shù)載入、參數(shù)計(jì)算、數(shù)據(jù)計(jì)算、生成頻域數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)量化、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)下載等部 分；
步驟A2 :載入雷達(dá)參數(shù)，包括波長、帶寬、脈沖寬度、脈沖重復(fù)周期等，載入運(yùn)動 平臺參數(shù)，包括飛行高度、飛行速度等，載入目標(biāo)參數(shù)，包括目標(biāo)位置、場景大小、散射系數(shù) 等;
步驟A3 :進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，得到數(shù)據(jù)矩陣點(diǎn)數(shù)、分辨率、數(shù)據(jù)播放時間等參數(shù)；
步驟A4:按照程序算法，生成時域形式的一個完整合成孔徑的目標(biāo)沖激函數(shù)數(shù) 據(jù)；
步驟A5 :為降低高速數(shù)字處理平臺的計(jì)算量和時間消耗，將目標(biāo)沖激函數(shù)轉(zhuǎn)換為 頻域形式；
步驟A6 :將生成的目標(biāo)沖激函數(shù)按8bit或16bit進(jìn)行量化，并存儲；
步驟A7 :將數(shù)據(jù)文件傳送到高速數(shù)字處理平臺的存儲器中。
其中，高速數(shù)字處理平臺產(chǎn)生目標(biāo)回波信號的具體實(shí)施步驟如圖3所示，主要有
步驟B1:接收雷達(dá)發(fā)射信號的中心頻率900MHz的中頻信號，并按脈沖寬度進(jìn)行檢 波采樣，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換(ADC)后得到中頻數(shù)字信號；
步驟B2 :在FPGA中進(jìn)行數(shù)字下變頻設(shè)計(jì)，對接收到的中頻數(shù)字信號進(jìn)行下變頻及 正交解調(diào)處理，得到I/Q兩路基帶發(fā)射信號；
步驟B3 :每個脈沖重復(fù)周期(PRT)內(nèi)的發(fā)射信號與目標(biāo)沖激函數(shù)分別進(jìn)行卷積運(yùn) 算，得到數(shù)字域基帶目標(biāo)回波信號；
步驟B4 :在FPGA中進(jìn)行數(shù)字上變頻設(shè)計(jì)，將生成的基帶目標(biāo)回波信號進(jìn)行上變頻 及正交調(diào)制，得到900MHz中頻的目標(biāo)回波信號；
步驟B5 :經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)后，將雷達(dá)在各個位置處的中頻模擬回波信號發(fā)射 出去。
其中，發(fā)射信號與目標(biāo)沖激函數(shù)的卷積運(yùn)算采用頻域相乘的方法實(shí)現(xiàn)，其具體實(shí) 施步驟如圖4所示,主要有
步驟Cl :對I/Q兩路的基帶發(fā)射信號進(jìn)行傅里葉變換(FFT)，得到其頻域數(shù)據(jù)；
步驟C2 :計(jì)算機(jī)根據(jù)雷達(dá)參數(shù)計(jì)算整個合成孔徑的目標(biāo)沖激函數(shù)時，生成頻域的 目標(biāo)沖激函數(shù)數(shù)據(jù),并傳送到高速數(shù)字平臺中的存儲器中；
步驟C3 :將存儲器中存儲的目標(biāo)沖激函數(shù)頻域數(shù)據(jù)，按每個脈沖重復(fù)周期(PRT) 載入FPGA緩存中，與發(fā)射信號進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘；
步驟C4 :對復(fù)數(shù)相乘后的數(shù)據(jù)進(jìn)行逆傅里葉變換(IFFT)，得到I/Q兩路基帶目標(biāo) 回波信號。
本發(fā)明上述的方法，已經(jīng)在計(jì)算機(jī)、高速數(shù)字處理平臺上得到驗(yàn)證，應(yīng)用C語言、 DSP、FPGA等軟件進(jìn)行了數(shù)據(jù)生成、信號產(chǎn)生的處理，方法的有效性得到了驗(yàn)證。
以上所述僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任 何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在 本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟 在計(jì)算機(jī)上根據(jù)合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)沖激函數(shù)生成算法進(jìn)行C語言編程，載入雷達(dá)參數(shù)、目標(biāo)參數(shù)和運(yùn)動平臺參數(shù)后，進(jìn)行目標(biāo)沖激函數(shù)的計(jì)算，生成數(shù)據(jù)文件并存儲； 回波模擬器接收雷達(dá)發(fā)射信號，與目標(biāo)沖激函數(shù)進(jìn)行卷積計(jì)算，得到雷達(dá)各個位置處的目標(biāo)回波信號，并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將回波信號實(shí)時發(fā)射出去。
2.如權(quán)利要求1所述的一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述回波模擬器包括射頻部分和中頻信號處理部分，其中 射頻部分負(fù)責(zé)接收雷達(dá)發(fā)射的X、Ku或Ka波段射頻信號，并下變頻到900MHz的中頻處，以便進(jìn)行數(shù)字信號處理，同時負(fù)責(zé)將生成的目標(biāo)回波信號上變頻到相應(yīng)的X、Ku或Ka波段，并發(fā)射出去，供雷達(dá)接收處理； 中頻信號處理部分負(fù)責(zé)將雷達(dá)發(fā)射信號轉(zhuǎn)換為I/Q兩路基帶信號，與目標(biāo)沖激函數(shù)進(jìn)行卷積運(yùn)算生成目標(biāo)回波基帶信號，并通過數(shù)字上變頻得到中頻回波信號，然后經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換得到目標(biāo)回波的模擬信號。
3.如權(quán)利要求1所述的一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的計(jì)算機(jī)進(jìn)行目標(biāo)沖激函數(shù)計(jì)算和數(shù)據(jù)生成，包括如下步驟 步驟Al :根據(jù)合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)沖激函數(shù)計(jì)算算法，用C語言進(jìn)行軟件編寫，軟件包括參數(shù)載入、參數(shù)計(jì)算、數(shù)據(jù)計(jì)算、生成頻域數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)量化、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)下載等部分； 步驟A2 :載入雷達(dá)參數(shù)，包括波長、帶寬、脈沖寬度、脈沖重復(fù)周期等，載入運(yùn)動平臺參數(shù)，包括飛行高度、飛行速度等，載入目標(biāo)參數(shù)，包括目標(biāo)位置、場景大小、散射系數(shù)等； 步驟A3 :進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算，得到數(shù)據(jù)矩陣點(diǎn)數(shù)、分辨率、數(shù)據(jù)播放時間等參數(shù)； 步驟A4 :按照程序算法，生成時域形式的一個完整合成孔徑的目標(biāo)沖激函數(shù)數(shù)據(jù)；步驟A5:為降低高速數(shù)字處理平臺的計(jì)算量和時間消耗，將目標(biāo)沖激函數(shù)轉(zhuǎn)換為頻域形式； 步驟A6 :將生成的目標(biāo)沖激函數(shù)按8bit或16bit進(jìn)行量化,并存儲； 步驟A7 :將數(shù)據(jù)文件傳送到高速數(shù)字處理平臺的存儲器中。
4.如權(quán)利要求1所述的一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的高速數(shù)字處理平臺產(chǎn)生目標(biāo)回波信號，包括如下步驟 步驟B1:接收雷達(dá)發(fā)射信號的900MHz的中頻信號，并按脈沖寬度進(jìn)行檢波采樣，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到中頻數(shù)字信號； 步驟B2 :在FPGA中進(jìn)行數(shù)字下變頻設(shè)計(jì)，對接收到的中頻數(shù)字信號進(jìn)行下變頻及正交解調(diào)處理，得到I/Q兩路基帶發(fā)射信號； 步驟B3 :每個脈沖重復(fù)周期內(nèi)的發(fā)射信號與目標(biāo)沖激函數(shù)分別進(jìn)行卷積運(yùn)算，得到數(shù)字域基帶目標(biāo)回波信號； 步驟B4 :在FPGA中進(jìn)行數(shù)字上變頻設(shè)計(jì)，將生成的基帶目標(biāo)回 波信號進(jìn)行上變頻及正交調(diào)制，得到900MHz的中頻目標(biāo)回波信號； 步驟B5:經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后，將雷達(dá)在各個位置處的中頻模擬回波信號發(fā)射出去。
5.如權(quán)利要求3所述的一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法， 其特征在于所述步驟B3中發(fā)射信號與目標(biāo)沖激函數(shù)的卷積運(yùn)算， 采用頻域相乘的方法實(shí)現(xiàn)，包括如下步驟步驟Cl :對I/Q兩路的基帶發(fā)射信號進(jìn)行傅里葉變換，得到其頻域數(shù)據(jù)； 步驟C2 :計(jì)算機(jī)根據(jù)雷達(dá)參數(shù)計(jì)算整個合成孔徑的目標(biāo)沖激函數(shù)時，生成頻域的目標(biāo)沖激函數(shù)數(shù)據(jù),并傳送到高速數(shù)字平臺中的存儲器中； 步驟C3 :將存儲器中存儲的目標(biāo)沖激函數(shù)頻域數(shù)據(jù)，按每個脈沖重復(fù)周期載入FPGA緩存中，與發(fā)射信號進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘； 步驟C4 :對復(fù)數(shù)相乘后的數(shù)據(jù)進(jìn)行逆傅里葉變換，得到I/Q兩路基帶目標(biāo)回波信號。
全文摘要
一種合成孔徑雷達(dá)回波模擬器實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟在計(jì)算機(jī)上根據(jù)合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)沖激函數(shù)生成算法進(jìn)行C語言編程，載入雷達(dá)參數(shù)、目標(biāo)參數(shù)和運(yùn)動平臺參數(shù)后，進(jìn)行目標(biāo)沖激函數(shù)的計(jì)算，生成數(shù)據(jù)文件并存儲；回波模擬器接收雷達(dá)發(fā)射信號，與目標(biāo)沖激函數(shù)進(jìn)行卷積計(jì)算，得到雷達(dá)各個位置處的目標(biāo)回波信號，并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將回波信號實(shí)時發(fā)射出去。本發(fā)明減輕了目標(biāo)沖激函數(shù)計(jì)算的系統(tǒng)資源消耗，降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，同時高速數(shù)字處理平臺的卷積運(yùn)算實(shí)現(xiàn)了實(shí)時發(fā)射目標(biāo)回波信號，滿足合成孔徑雷達(dá)的地面測試需要。
文檔編號G01S7/40GK103018725SQ20121049949
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者王斌, 王森, 程威, 李代松, 胡志友 申請人:北京振興計(jì)量測試研究所