一种三坐标雷达阵元级灵活轨迹目标模拟器的制作方法

1.本发明涉及雷达模拟器仿真技术领域。


背景技术：

2.雷达模拟器是雷达研制以及与周边电子设备的联调联试过程中不可或缺的，以往的雷达模拟器功能单一，仅仅能模拟一款雷达信号，使用局限性很大，而且模拟的目标样式单一，目标运行路线简单，目标真实度不高。
3.本发明综合考虑了以往雷达模拟器设计的优缺点，分析了雷达与相关电子设备的联调联试的需求，还从产品的易用性，易维护性角度考虑，以此为依据来设计雷达模拟器，极大简化雷达与相关电子设备联调联试，培训，训练的难度，提升工作效率，节省人力物力。


技术实现要素：

4.本发明提供一种三坐标雷达阵元级灵活轨迹目标模拟器，操作者可选择多种型号雷达模拟，也可根据需求设置参数，自定义模拟，可利用真实目标雷达回波和杂波噪声，干扰等数据模拟空海目标，炮射水柱，低空直升机，无人机蜂群等目标，模拟各种目标运行轨迹，以解决多型雷达以及其他需要雷达数据的设备的调试，培训，使用和训练等需求。
5.本发明提出了一种三坐标雷达阵元级灵活轨迹的目标模拟器，技术方案包括：
6.包括硬件部分和软件部分；其中硬件部分包括机柜，机柜内装载有显示屏，交换机，切换器，显控计算机，雷达信号产生和处理计算机；所述显控计算机用于雷达界面显示操控；所述雷达信号产生和处理计算机用于产生雷达回波信号并处理，内部装有pcie板卡和对外接口板卡，具有输入光纤数据，输出光纤、数字差分信号、模拟信号的功能；软件部分包括信号产生单元，信号处理单元，数据处理单元，显控单元，对外接口单元；所述信号产生单元模拟产生雷达阵元级回波信号，根据不同型号雷达参数，依据真实雷达回波信号模型产生雷达回波信号数据以及根据不同目标、杂波、干扰的回波特点，模拟目标回波信号，然后雷达信号处理单元对模拟雷达回波做雷达信号处理；所述数据处理单元对信号处理之后的数据做数据处理，同时对火控开窗进行图像处理，对目标的运动特征和频谱特性进行目标识别，处理后的数据送给显控单元处理；所述显控单元用于人机交互，显示雷达回波，发送处理命令，产生灵活目标轨迹文件；所述对外接口单元，用于给其他设备输出雷达视频数据。
7.进一步的，所述信号产生单元，模拟产生多种型号雷达的回波信号，叠加事先采集并处理的多种类型真实目标、杂波、干扰的阵元级回波数据，并预估目标、杂波、干扰的rcs和运动状态，来模拟回波信号的强度和起伏；所述信号处理单元，根据所选模拟雷达型号和操控命令对雷达回波信号进行相应信号处理；所述显控单元，选择多型雷达进行模拟，各型雷达参数事先写在程序里或通过读文件获取，也可在显控界面根据需求设置参数，自定义模拟；对多种类型目标进行模拟，目标真实回波数据通过读文件获取；模拟多种目标运动轨迹，读取轨迹文件或按照操作员鼠标运行轨迹运动；所述数据处理单元，对信号处理后的数
据进行处理，生成目标点航迹，对火控开窗数据进行高分辨成像，根据目标微多普勒特征作出识别。
8.本发明的有益效果在于：
9.本发明可以使用一台雷达模拟器模拟多种型号的雷达，也可以自定义参数的模拟雷达；使用真实回波数据模拟多种不同目标的阵元级雷达回波信号，模拟逼真度和丰富度较高；能够模拟出目标的灵活轨迹，能够满足多种使用需求，简化雷达与相关电子设备联调联试，培训，训练的难度，提升工作效率，节省人力物力。极大的节省人力物力，具有一定的经济效率。
附图说明
10.图1为雷达模拟器工作原理图。
11.图2为雷达模拟器硬件示意图。
12.图3信号产生模拟目标逻辑图。
具体实施方式
13.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的解释说明。
14.本发明提出了一种三坐标雷达阵元级灵活轨迹目标模拟器，优选实施例如下：
15.模拟器工作原理如图1所示，目标模拟过程由显控单元发起，操作员可在显控界面上选择所需模拟的雷达型号、工作模式，目标状态(如静止点目标，运动点目标)，目标类型(如船，直升机，民航客机，战斗机，旋翼无人机)，目标运动线路(如径向飞行，切向飞行，按鼠标划线轨迹飞行)选项，显控软件事先存储或者读文件方式获取雷达参数，目标状态参数，目标真实回波数据，目标运行线路数据，显控软件根据雷达天线波束扫描特点以及目标运动轨迹，每一个天线旋转周期，计算一次基准信息和复制目标信息，通过目标的运动特性计算出下一个天线旋转周期的基准目标方位，并在基准目标方位到达之前计算出下一天线旋转周期的基准目标的方位、距离、仰角、多普勒、幅度等信息，并在信号产生单元的更新报文方位之前将雷达型号，目标真实回波数据、基准目标参数信息、复制目标信息等通过报文发送给信号产生单元。
16.信号产生单元用于生成雷达扫描方位，根据显控命令产生对应通道数的雷达回波模拟阵元级信号，其中模拟目标的雷达回波数据可以是事先采集的对应雷达型号的真实目标雷达回波阵元级信号，也可以是纯模拟雷达回波阵元级信号。pcie板卡上的fpga内加载的信号产生软件依据雷达型号，工作方式等参数，产生与天线旋转周期对应的方位信息。初始化后，根据转速控制码，产生与工作方式匹配的模拟方位，根据当前的重复周期产生周期计数器。程序根据目标类型，更新目标参数，产生基准目标，计算距离和方位上的复制目标信息，产生复制目标。目标产生逻辑如图3所示，当接收到目标命令时，判断是否更新每圈的目标参数，在当前方位等于更新方位时，更新当前圈的目标参数，否则，保持参数到下一圈更新方位。当前脉冲结束时，更新下一脉冲的参数；否则，等待脉冲结束。判断方位上的目标是否产生完毕，当方位目标计数器等于方位目标数时，判断当前方位等于下一目标方位时，计算下一方位目标参数；当判断当前方位大于下一目标方位时，判断距离上的目标是否产生完毕，当距离目标计数器等于距离目标数时，判断当前距离等于下一目标距离时，计算下
一距离目标的参数信息；当判断当前距离大于下一目标距离时，生成目标数据，并对产生的目标数据进行幅度系数加权；当距离目标计数器大于距离目标数时，当前脉冲距离目标产生结束；当方位目标计数器大于方位目标数时，停止产生方位目标。
17.信号处理单元完成显控命令的接收、分析处理，根据显控发送的命令和参数对信号产生单元产生的模拟雷达阵元级雷达回波信号进行dbf、脉冲压缩、恒虚警、mti等信号处理操作，得到模拟雷达视频数据发送给显控单元和数据处理单元。
18.数据处理单元通过网络接收显控单元发送的用户录取、跟踪、开窗、识别等命令及目标信息进行数据处理，生成点航迹信息，目标识别结果以及开窗图像数据，通过网络发送给显控单元。
19.对外接口单元其接收信号处理单元发送的模拟雷达视频数据和雷达扫描方位数据，生成需要的仰角视频数据和方位增量等信息，通过光纤，差分线，射频线的途径输出给系统内其他设备。
20.灵活轨迹根据常见的飞行器的飞行轨迹，速度，雷达反射面积产生轨迹文件存储在计算机中，需要时通过读取文件获得轨迹参数，生成模拟目标的灵活轨迹。灵活轨迹还可以根据使用者鼠标在显控界面的上划线来产生，模拟目标会根据鼠标划的线运行。


技术特征：
1.一种三坐标雷达阵元级灵活轨迹目标模拟器，其特征在于：所述目标模拟器包括硬件部分和软件部分；其中硬件部分包括机柜，机柜内装载有显示屏，交换机，切换器，显控计算机，雷达信号产生和处理计算机；所述显控计算机用于雷达界面显示操控；所述雷达信号产生和处理计算机用于产生雷达回波信号并处理，内部装有pcie板卡和对外接口板卡，具有输入光纤数据，输出光纤、数字差分信号、模拟信号的功能；软件部分包括信号产生单元，信号处理单元，数据处理单元，显控单元，对外接口单元；所述信号产生单元模拟产生雷达阵元级回波信号，根据不同型号雷达参数，依据真实雷达回波信号模型产生雷达回波信号数据以及根据不同目标、杂波、干扰的回波特点，模拟目标回波信号，然后雷达信号处理单元对模拟雷达回波信号做雷达信号处理；所述数据处理单元对信号处理之后的数据做数据处理，同时对火控开窗进行图像处理，对目标的运动特征和频谱特性进行目标识别，处理后的数据送给显控单元处理；所述显控单元用于人机交互，显示雷达回波，发送处理命令，产生灵活目标轨迹文件；所述对外接口单元，用于给其他设备输出雷达视频数据。2.根据权利要求1所述的一种三坐标雷达阵元级灵活轨迹目标模拟器，其特征在于：所述信号产生单元，在模拟产生的雷达阵元级回波信号，叠加事先采集并处理的多种类型真实目标、杂波、干扰的阵元级回波信号数据，并预估目标、杂波、干扰的rcs和运动状态，来模拟回波信号的强度和起伏。3.根据权利要求1所述一种三坐标雷达阵元级灵活轨迹目标模拟器，其特征在于：所述信号处理单元，根据所选模拟雷达型号和操控命令对雷达回波信号进行相应信号处理。4.根据权利要求1所述一种三坐标雷达阵元级灵活轨迹目标模拟器，其特征在于：所述显控单元，选择多型雷达进行模拟，各型雷达参数事先写在程序里或通过读文件获取，也可在显控界面根据需求设置参数，自定义模拟；对多种类型目标进行模拟，目标真实回波数据通过读文件获取；模拟多种目标运动轨迹，读取轨迹文件或按照操作员鼠标运行轨迹运动。5.根据权利要求1所述所述一种三坐标雷达阵元级灵活轨迹目标模拟器，其特征在于：所述数据处理单元，对信号处理后的数据进行处理，生成目标点航迹，对火控开窗数据进行高分辨成像，根据目标微多普勒特征作出识别。

技术总结
本发明应用于雷达目标模拟领域，公开了一种三坐标雷达阵元级灵活轨迹目标模拟器。本发明考虑各种外界环境和使用场景，根据需求设置参数，利用真实目标雷达回波模拟空海目标，炮射水柱，低空直升机，无人机蜂群、海杂波、气象杂波目标，模拟多种目标运动轨迹，读取轨迹文件或按照操作员鼠标运行轨迹运动实现灵活轨迹，以解决多型雷达以及其他需要雷达数据的设备的调试，培训，使用和训练等需求。本发明能够提高雷达以及其他需要雷达数据的设备的调试，培训，使用和训练效率，节省人力物力，提升设备稳定性，具有较高的经济效益。具有较高的经济效益。具有较高的经济效益。


技术研发人员：曹阳
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七二四研究所
技术研发日：2022.07.27
技术公布日：2022/10/11