如何轻松“拿捏”下一代雷达目标模拟器的复杂构设?

文摘   2024-05-28 20:02   四川  

雷达系统在研制、测试、维护以及使用过程中,对于系统功能、性能的测试都是必不可少的。采用外场试验的方式,采集真实目标回波进行测试,会带来高额的试验成本、以及冗长的试验周期,更重要的是目标回波特性不易精确控制,获得具备遍历性、代表性的数据非常困难。

为了方便获得目标回波信号,通常会采用雷达目标模拟技术,不仅可以有效减少雷达测试验证时间、降低试验难度,还能够控制研制使用和训练的成本等。


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雷达目标模拟器的构建

立思方针对目前雷达目标模拟器的需求,基于功能化、模块化的设计理念,采用可软件重构的模块构建雷达目标模拟器。其硬件设备采用基于PXI架构的收发设备,通过在其弦丰®软件平台上加载雷达目标回波模拟软件实现L/S/C/X/Ku频段雷达目标特征的模拟。同时,该系统也支持以软件IP重构硬件功能,通过加载不同软件IP实现仿真雷达、雷达干扰、频谱监测等功能。

图1 硬件构成

雷达目标回波模拟最为核心的是目标特性模拟,比如目标速度、目标距离、目标的起伏特性(如Swerling 0型、Swerling 1/2/3/4型等)以及极化散射特性等等。


单目标模拟
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该系统采用PXI架构的射频前端、中频收发模块与显控模块作为雷达目标模拟的硬件平台,射频收发前端实现2~18频段范围内最高达2GHz带宽的射频信号侦收,并将其下变频至中频信号;中频收发模块接收通道主要负责侦收的中频信号,进行AD转换,将转后的数字信号并进行目标回波特性的叠加,将目标的距离、目标的速度、目标的起伏特性等调制到接收的雷达信号上并叠加典型噪声、杂波信号合路后,进行DA转换并转发给射频前端进行上变频处理并辐射。

图1:系统硬件组成(适用于单目标和多目标)


显控模块作为上位机显示,下发模拟参数,使得下位机可以实时跟进需求改变模拟目标的特征,同时,也可以接收下位机上传的各种数据,以便于实时监控其工作状态。


图2:单目标模拟流程图


多目标模拟
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雷达多目标模拟器用于模拟雷达多目标回波信号,以检验被试雷达目标分辨能力和多目标处理能力等。雷达多目标模拟跟单目标模拟过程类似,主要区别在于目标回波特性的模拟时,不再是叠加单一目标的距离、速度、RCS模型等特性,而是叠加多个目标的距离、速度、RCS起伏模型等特性,并叠加典型噪声、杂波等信号合路后进行DA转换后输出。


图3:多目标模拟流程图


双极化目标模拟
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对于雷达系统而言,精确地获取极化信息是雷达抗干扰、目标检测和识别的基础,而通常获取基本极化信息的一种方式就是目标的极化散射矩阵,可以反映雷达的去极化特性。

双极化雷达目标模拟则是基于此而构建的雷达目标模拟器,能够满足2~18频段范围内最高达1.2GHz带宽的双极化信号收发。其通过侦收水平(H)和垂直(V)两路极化雷达信号,分别进行AD转换、DDC以及DRFM等处理,对接收的两路极化信号进行多目标特性的模拟后进行交互并叠加极化散射特性、典型噪声、杂波信号等,输出两路带有双极化散射特性的目标回波信号,传输至射频前端并输出。


图4:双极化系统硬件组成



图5:双极化目标模拟流程图

同时,雷达目标模拟器具有开放式和模块化的软件架构,提供开放的二次开发接口,支持用户自定义起伏模型导入,给用户自定义算法验证带来更多的灵活性。


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