多参数联合调制的高逼真雷达目标回波生成方法及系统与流程

本发明涉及雷达回波，具体涉及多参数联合调制的高逼真雷达目标回波生成方法及系统。

背景技术：

1、雷达目标回波模拟是雷达系统设计验证、性能评估以及半实物仿真测试中不可或缺的关键技术环节。通过在实验室环境下生成与真实目标回波高度一致的模拟信号，能够在不依赖实际飞行试验的条件下，对雷达探测、跟踪、识别等算法进行充分验证与优化。

2、目前，雷达目标回波生成技术主要分为以下几类：

3、一是基于简单点目标模型的回波生成方法，该类方法将目标等效为各向同性散射点，仅考虑目标整体的距离、速度与rcs参数，生成的回波信号形式单一，无法体现目标结构细节与部件运动引起的细微调制特征，难以满足高逼真度仿真需求；

4、二是基于散射中心模型的回波生成方法，该类方法将目标分解为若干具有固定位置与散射强度的散射中心，分别计算各散射中心的回波参数后进行相干累加，能够在一定程度上反映目标的结构特征与姿态变化效应，但现有技术在散射中心参数提取与建模过程中，往往仅关注几何位置与静态散射强度，对时变rcs起伏、部件微动相位调制等动态因素的联合建模考虑不足，导致生成回波在慢时间维度上的统计特性与真实目标存在偏差；

5、三是基于电磁计算的回波生成方法，该类方法通过全波电磁仿真获取目标在不同姿态与频率下的散射特性数据，虽然精度较高，但计算资源消耗巨大、实时性差，难以支撑大规模场景下的快速仿真需求。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术分模块独立计算、时序失配、粒度粗糙的缺陷，提出了多层级多参数联合调制的核心改进：通过统一脉冲时间基准实现多调制参数的同步联合解算，通过散射中心粒度的参数绑定实现调制维度的下沉联合，通过三级耦合链路实现幅度调制的物理联合，通过全链路校准实现仿真到硬件的工程联合。

2、为解决上述技术问题，本发明采用了以下方案：

3、多参数联合调制的高逼真雷达目标回波生成方法，包括以下步骤：

4、s1：获取目标与雷达的初始参数，以雷达脉冲重复周期为基本时间步进单元，解算目标相对于雷达的时变几何量，得到时变几何量序列；

5、s2：基于时变几何量序列与初始参数，以目标质心为全局计算基准，计算每一脉冲时刻对应的全局调制参数，全局调制参数包括全局回波时延、全局多普勒频移、全局路径衰减、全局时变rcs幅度及全局微动相位；

6、s3：获取目标散射中心模型，将目标拆解为多个独立的散射中心，根据全局调制参数作为时序与视角基准，结合各散射中心在本体坐标系下的空间位置，独立计算每个散射中心专属的调制参数，生成该散射中心的基带回波信号；对全部散射中心基带回波信号进行复数域相干累加，生成完整目标基带回波；

7、s4：对完整目标基带回波施加射频通道幅相畸变修正，得到修正后的基带回波数据；

8、s5：对修正后的基带回波数据进行格式适配与分帧打包，输出目标基带波形数据。

9、进一步的，s2中，计算每一脉冲时刻对应的全局调制参数，具体包括：

10、根据当前脉冲时刻的瞬时斜距、瞬时径向速度与投影视角，结合初始参数中的雷达波形与rcs起伏模型，分别计算目标质心级的全局回波时延、全局多普勒频移、全局路径衰减、全局时变rcs幅度值以及全局微动相位调制项。

11、进一步的，s3中，独立计算每个散射中心专属的调制参数并生成基带回波信号，具体包括：

12、基于全局视角基准，结合各散射中心的本体位置坐标计算其在雷达坐标系下的专属瞬时斜距及专属瞬时径向速度；根据所述专属瞬时斜距和专属瞬时径向速度，计算各散射中心专属的回波时延、多普勒频移及路径衰减，并基于全局rcs幅度值与微动相位生成专属幅度调制因子与专属微动相位；对发射波形分别施加各散射中心的专属时延平移、多普勒相位旋转、幅度缩放及微动相位调制，得到独立的散射中心基带回波，再通过复数域叠加生成目标回波。

13、进一步的，所述全局时变rcs幅度值的生成，具体包括：

14、预先建立目标在多个离散视角下的rcs查表数据，对当前脉冲时刻的投影视角进行双线性插值获取基础rcs值，再叠加对应swerling起伏模型的随机起伏序列生成时变rcs幅度值，并与所述全局路径衰减融合得到综合幅度调制因子。

15、进一步的，所述全局微动相位调制项的合并，具体包括：

16、针对各旋转部件，根据其旋转参数与当前投影视角计算雷达视线方向的微多普勒频移并积分得到旋转相位调制量；

17、针对各振动部件，根据其振动参数与当前投影视角计算视线方向的位移投影，得到振动相位调制量；

18、将全部旋转部件与振动部件的相位调制量进行时域求和，得到全局微动相位调制项。

19、进一步的，所述施加专属时延平移与多普勒相位旋转，具体包括：

20、对发射信号时域采样序列，采用整数倍采样点移位与分数倍采样点插值结合的方式，将该散射中心的专属时延平移到对应回波到达时刻；再根据专属瞬时径向速度计算的等效基带多普勒频移值，对平移后的序列逐采样点乘以复数旋转因子。

21、进一步的，s4步骤中的射频通道幅相畸变修正，具体包括：

22、获取射频通道在各频率点上的增益偏差值与相位偏差值校准数据；将完整目标基带回波进行频域变换后，在对应频率点上逐一乘以所述增益偏差值与相位偏差值进行补偿，最后进行逆频域变换还原为时域基带回波。

23、进一步的，s1步骤中获取目标与雷达的初始参数，具体包括：读取目标航迹文件、目标姿态文件、目标部件微动参数文件，选取swerling起伏模型类型并读取平均rcs值，以及读取包含载波频率、脉冲宽度、脉冲重复频率、带宽及时域采样序列的雷达发射波形参数。

24、进一步的，s1中，逐脉冲解算时变几何量，具体包括： 以当前脉冲发射时刻为基准，根据三维位置坐标与雷达站址坐标解算瞬时斜距，根据三轴速度分量在雷达视线方向的投影解算瞬时径向速度，根据瞬时斜距与三维位置坐标解算瞬时方位角和瞬时高低角，再结合目标姿态角进行坐标旋转变换得到投影视角，将所有几何量按脉冲序列存储。

25、本发明的另一方面，多参数联合调制的高逼真雷达目标回波生成系统，包括：

26、参数获取与时变几何解算模块：用于获取目标与雷达的初始参数，以雷达脉冲重复周期为基本时间步进单元，解算目标相对于雷达的时变几何量，得到时变几何量序列；

27、全局基准参数计算模块，用于基于时变几何量序列与初始参数，以目标质心为全局计算基准，计算每一脉冲时刻对应的全局调制参数，全局调制参数包括全局回波时延、全局多普勒频移、全局路径衰减、全局时变rcs幅度及全局微动相位；

28、散射中心回波合成模块，用于获取目标散射中心模型，将目标拆解为多个独立的散射中心，根据全局调制参数作为时序与视角基准，结合各散射中心在本体坐标系下的空间位置，独立计算每个散射中心专属的调制参数，生成该散射中心的基带回波信号；对全部散射中心基带回波信号进行复数域相干累加，生成完整目标基带回波；

29、通道畸变修正模块，用于对完整目标基带回波施加射频通道幅相畸变修正，得到修正后的基带回波数据；

30、数据输出与接口适配模块，用于对修正后的基带回波数据进行格式适配与分帧打包，输出目标基带波形数据。

31、本发明的有益效果：

32、1、本发明以雷达脉冲重复周期为统一时间步进单元，通过逐脉冲解算瞬时斜距、径向速度、方位角与高低角等时变几何量，构建了驱动全部调制参数同步演化的核心数据框架，避免了各参数独立计算导致的时序不一致问题，确保了回波信号在慢时间维度上的连贯性与物理自洽性。

33、2、在散射中心模型基础上，将路径衰减、时变rcs起伏、部件微动相位调制等多维参数统一融入每个散射中心的基带回波构造过程，实现了距离、多普勒、幅度与微动的联合调制，显著提升了回波信号的结构细节逼真度与统计特性准确性。

34、3、通过对旋转部件与振动部件分别建立径向速度分量和位移投影的相位调制模型，精细复现了目标微动引起的微多普勒效应，增强了对复杂运动目标的回波仿真能力。

35、四、引入射频通道幅相畸变修正环节，对基带回波进行频域增益与相位校准，消除了仿真链路与实际硬件通道之间的系统性偏差，提升了半实物仿真注入信号的可信度。

36、五、通过规范化的格式适配与分帧打包处理，实现了基带波形数据与雷达模拟器接口的无缝对接，增强了方法的工程适用性与通用性。