雷达扩展目标特性模拟技术

摘要

雷达扩展目标特性模拟系统对于现代高分辨率雷达系统的研制、测试、性能评估以及雷达操作员的日常训练具有十分重要的意义。
　　本文针对比相单脉冲宽带线性调频脉冲雷达体制以及扩展目标回波信号模拟应用，运用现代的三维散射中心重构理论，研究了雷达扩展目标特性模拟系统的设计理论及其工程实现途径，研制了一种基于DSP+FPGA+DAC架构的和差三通道雷达扩展目标回波模拟器。通过对模拟回波与原始数据在RCS特性、一维距离像特性等方面的比较分析，初步验证了该模拟器不仅能够精确模拟目标的距离、角度、速度等基本特性，还能够比较准确地模拟目标在各种不同情况下的RCS、一维距离像等类别特性，为未来雷达扩展目标特性模拟系统的研制定型提供了一种可行的技术方案及实现途径。
　　本文的研究工作主要包括:
　　(1)针对比相单脉冲宽带线性调频脉冲雷达体制以及扩展目标，提出了一种基于三维散射中心重构模型的和、差三通道信号中频信号仿真方法，推导了基于模型的和、方位差、俯仰差通道信号幅度、相位、延迟等参数的计算公式。
　　(2)为便于工程实现，针对相对带宽比值较小的情况，对各种类型的散射中心的频率响应的计算部分进行了合理的简化处理，降低了信号模拟的运算量。
　　(3)提出了一种基于DSP、FPGA、DAC的雷达扩展目标模拟器的工程实现方案;提出了基于DDS的扩展目标线性调频回波信号生成过程中的参数计算方法，给出了DSP中各参数计算的具体流程;针对扩展目标特性模拟的具体应用，给出了DSP/FPGA间EMIF通信的参数地址定义，确定了不同地址与信号生成参数、控制信号的一一对应关系。
　　(4)对扩展目标模拟器进行了物理实现，完成了比相单脉冲宽带线性调频脉冲雷达多通道扩展目标模拟器原理样机的初步研制。
　　(5)提出了一种基于RCS曲线以及一维距离像的目标特性逼真度的验证方案，并针对典型的舰船目标完成了验证试验，初步验证了本文所提出的仿真方法、实现方案的正确性。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 雷达模拟器研究现状

1．2．2 雷达扩展目标特性模拟技术研究现状

1．3 本文主要内容及各章节安排

第2章 扩展目标特性模拟方法

2．1 雷达目标特性的含义

2．2 点目标和扩展目标

2．3 目标多散射中心

2．4 扩展目标三维散射中心模型

2．4．1 投影位置分布规律

2．4．2 广义Hough变换

2．4．3 散射中心参数估计流程

2．5 扩展目标回波信号的模拟

2．5．1 雷达与目标的空间关系

2．5．2 目标方位、俯仰和距离计算

2．5．3 散射中心在雷达视线上投影位置计算

2．5．4 角闪烁的仿真计算

2．5．5 和差三通道信号参数计算

2．5．6 多普勒频率调制

2．6 本章小结

第3章 扩展目标三维散射中心模型的应用设计

3．1 扩展目标三维散射中心模型的处理

3．2 系统实现的总体设计

3．3 信号生成技术

3．3．1 信号生成技术比较

3．3．2 直接数字频率合成(DDS)及优势

3．4 场景定制

3．5 参数计算

3．5．1 信号生成参数计算

3．5．2 信号生成参数计算举例说明

3．6 本章小结

第4章 雷达扩展目标特性模拟系统的工程实现

4．1 扩展目标特性模拟系统的主要功能及性能特点

4．1．1 系统主要功能

4．1．2 系统主要性能指标

4．2 系统硬件电路的描述

4．2．1 基本结构

4．2．2 主要芯片性能介绍

4．3 DSP／FPGA间通信参数地址定义

4．4 DSP计算流程

4．5 DAC34H84的配置

4．5．1 读写时序

4．5．2 参数配置

4．6 FPGA信号生成

4．6．1 EMIF地址译码

4．6．2 DDS信号生成

4．6．3 逻辑控制

4．6．4 DAC数据接口

4．7 本章小结

第5章 扩展目标特性模拟测试与验证

5．1 验证方法

5．2 信号生成验证

5．3 海面舰船目标回波生成结果

5．3．1 目标模型介绍

5．3．2 模拟生成的目标回波

5．4 目标特性模拟逼真度的验证

5．4．1 RCS曲线对比验证

5．4．2 一维距离像对比验证

5．5 本章小结

结论

参考文献

致谢

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