[发明专利]基于电磁散射模型的雷达目标回波模拟系统及其模拟方法

说明书

本发明公开了一种基于电磁散射模型的雷达目标回波模拟系统及其模拟方法，利用电磁场仿真软件，以雷达目标精确三维几何模型为输入，设置雷达频率、空间的角度等参数，离线仿真计算雷达目标电磁散射特性；生成雷达目标在不同频率和不同空间角度下的目标电磁散射特性数据，并形成散射模型数据库；雷达目标回波仿真时，根据雷达测试的频率和轨道信息预先加载目标电磁散射特性数据至模拟器数字储频单元(DRFM)；DRFM通过查表方式对仿真频率及当前仿真姿态下的目标电磁散射特性数据进行实时传输；信号处理单元控制DRFM完成雷达发射信号与目标散射特性数据频域卷积，并对卷积结果进行逆傅立叶变换处理得到目标时域回波。

技术领域

本发明涉及雷达模拟测试技术领域，特别涉及一种基于电磁散射模型的雷达目标回波模拟系统及其模拟方法。

背景技术

雷达回波信号模拟是指对雷达观测范围内的所有电磁环境进行模拟，包括目标、杂波、有源、无源干扰等，广泛用于雷达系统的分析调试和对雷达整机性能和指标的检验、评估，可为雷达系统提供数字、注入、辐射式的模拟信号环境，同时也可为雷达、导引头等装备复杂电磁环境适应性试验与评估提供试验电磁环境。在雷达装备研制过程中，需要在研制阶段开展大量的内场试验以检验装备的复杂电磁环境适应性性能底数，为了复现实际作战场景中的复杂电磁环境，要求回波信号模拟的试验电磁环境尽可能逼真实际环境。

目前雷达目标回波模拟方法主要分两种，第一种是基于目标斯韦林统计模型的点目标回波模拟，第二种是基于目标散射中心模型的扩展目标回波模拟。第一种方法针对点目标回波模拟主要应用于窄脉冲雷达，且利用斯韦林统计模型得到的目标散射回波模型精度低，只能模拟一类目标，对被探测目标不具有针对性；第二种方法通过电磁仿真得到目标散射中心，利用散射中心拟合目标回波信号，但往往拟合精度低，难以模拟任意空间姿态下的雷达目标回波。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电磁散射模型的雷达目标回波模拟系统及其模拟方法，解决了传统方法目标回波模拟不精确及模拟目标不具针对性的缺点。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于电磁散射模型的雷达目标回波模拟系统，包括发射天线、发射前端、上变频单元、频综单元、目标电磁特性数据库、数字储频单元、信号处理单元、主控单元、测频接收机、下变频单元、接收前端、接收天线；发射前端分别与发射天线与上变频单元连接，频综单元分别与上变频单元和下变频单元连接，接收前端分别与接收天线和下变频单元连接，数字储频单元分别与上变频单元、下变频单元、目标电磁特性数据库和信号处理单元连接，信号处理单元分别与主控单元、测频接收机和接收前端连接；

目标电磁散射特性数据库在主控单元的控制下将目标电磁散射特性数据预加载至数字储频单元；信号处理单元在主控单元的控制下进行模拟器工作状态准备；接收天线与接收前端接收被试雷达入射信号，下变频单元对接收到的雷达射频信号进行下变频处理，得到中频信号，一路送至测频接收机进行雷达参数测量，另一路送至数字储频单元进行储频；信号处理单元接收测频接收机输入的中频信号，将测频结果发送至数字储频单元，同时为接收前端和发射前端提供同步信号，并将状态回传给主控单元；数字储频单元接收下变频单元发送的中频信号和目标电磁散射特性数据库的散射特性数据，在信号单元的调制控制下，完成卷积处理，生成中频回波信号，并发送至上变频单元；上变频单元对接收到的中频信号进行上变频，并输出至发射前端，发射前端对射频信号进行功率放大，并由发射天线辐射到外部空间，完成目标回波信号的辐射输出；此外频综单元为上下变频单元提供频综信号，为系统提供参考时钟。

一种基于电磁散射模型的雷达目标回波模拟系统的模拟方法，包括以下步骤：

步骤1、利用电磁场数值计算方法，以雷达目标精确三维几何模型为输入，设置目标电磁仿真参数，离线仿真计算雷达目标电磁散射特性，并生成雷达目标在不同频率和不同空间角度下的目标电磁散射特性数据，并形成散射特性模型数据库；

步骤2、模拟系统的接收前端、发射前端、数字储频单元和信号处理单元在主控单元的控制下完成初始化状态准备；