一種基于一維距離像的射頻仿真評(píng)價(jià)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于一維距離像的射頻仿真評(píng)價(jià)方法，將目標(biāo)特性與雷達(dá)信號(hào)卷積，時(shí)頻變換后得到一維距離像理論值，由標(biāo)準(zhǔn)接收裝置接收射頻仿真系統(tǒng)發(fā)射的雷達(dá)目標(biāo)信號(hào)，處理生成一維距離像仿真值，再理論推導(dǎo)出定量評(píng)價(jià)射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)回波質(zhì)量的方法。
【專利說(shuō)明】
一種基于一維距離像的射頻仿真評(píng)價(jià)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種射頻仿真評(píng)價(jià)方法，更具體地，涉及一種利用一維距離像中各散 射中心的相關(guān)函數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)射頻仿真模擬雷達(dá)目標(biāo)回波相似度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前由射頻仿真系統(tǒng)模擬高分辨雷達(dá)照射目標(biāo)產(chǎn)生的回波質(zhì)量缺乏考慮細(xì)節(jié)的 定量評(píng)價(jià)方法。雖然，有些評(píng)價(jià)方法通過(guò)帶寬、距離誤差參數(shù)評(píng)價(jià)仿真質(zhì)量，但其只是對(duì)模 擬仿真結(jié)果的一種誤差的量級(jí)定性評(píng)價(jià)，并沒(méi)有考慮到回波信號(hào)的細(xì)節(jié)特征，評(píng)價(jià)結(jié)果也 不夠精細(xì)。
[0003] 因此，需要提供一種基于一維距離像的射頻仿真評(píng)價(jià)方法，以高分辨雷達(dá)信號(hào)處 理輸出結(jié)果，一維距離像作為評(píng)價(jià)依據(jù)，理論推導(dǎo)出定量評(píng)價(jià)射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)回波 質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種基于一維距離像的射頻仿真評(píng)價(jià)的方法。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0006] -種基于一維距離像的射頻仿真評(píng)價(jià)的方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] S1:以一維距離像作為評(píng)價(jià)依據(jù)，確定雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)理論值T和仿真值Τ';
[0008] S2:定義并確定射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)目標(biāo)回波的相似度γ ;
[0009] S3:根據(jù)所確定的相似度γ，評(píng)價(jià)射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)回波質(zhì)量。
[0010]優(yōu)選的，si中，以一維距離像為評(píng)價(jià)依據(jù)，將目標(biāo)特性與雷達(dá)信號(hào)卷積，時(shí)頻變換 后得到所述一維距離像雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)理論值Τ:
[0012] 其中，i>〇且為自然數(shù)，Ai為第i個(gè)散射中心理論幅度，Β為帶寬，ri為第i個(gè)散射中 心距離，c為光速，t為時(shí)間變量。
[0013] 以一維距離像為評(píng)價(jià)依據(jù)，在射頻仿真系統(tǒng)在仿真雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)時(shí)，由物理 設(shè)備以所述雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)理論值T為目標(biāo)產(chǎn)生雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)仿真值Τ':
[0015] 其中，k>0且為自然數(shù)，A'k為第k個(gè)散射中心仿真幅度;Β表示帶寬;rk為第k個(gè)散射 中心距離；Δ rk為第k個(gè)散射中心距離差;c為光速;t為時(shí)間變量。
[0016] 優(yōu)選的，S2中相似度γ定義和確定過(guò)稱為：
[0017]定義射頻仿真系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)模擬的相似度γ為：
[0019] 其中，Τ'為射頻仿真系統(tǒng)模擬的雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)仿真值，T為雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào) 理論值。
[0020] 以一維距離像作為評(píng)價(jià)依據(jù)，已知：
[0022] 其中，i>0且為自然數(shù)，Ν為正整數(shù)，Ai為第i個(gè)散射中心理論幅度，Β為帶寬，ri為第 i個(gè)散射中心距離，c為光速，t為時(shí)間變量，f為理論信號(hào)頻率變量，j為虛數(shù)單位；
[0025]其中，k>0且為自然數(shù)，N為正整數(shù)，A'k為第k個(gè)散射中心仿真幅度，B表示帶寬，rk 為第k個(gè)散射中心距離，A rk為第k個(gè)散射中心距離差，c為光速，t為時(shí)間變量；
[0026]則相似度γ:
[0028] 其中，，f'為仿真信號(hào)頻率變量；
[0029] 可證明：
[0033]其中，ΑΓ為與心同一個(gè)散射中心仿真幅度，ΑΓ為與Μ不同散射中心仿真幅度；
[0038]表示散射中心的互相關(guān)函數(shù)；
[0039]按照實(shí)際經(jīng)驗(yàn)理論，各散射中心彼此間的影響很小，可被忽略，因此互相關(guān)函數(shù)可 近似為零；
[0040]則，設(shè)第i個(gè)散射中心的相關(guān)度為γ i，上式中：
[0042]則，射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)目標(biāo)回波的相似度γ最終可表述為：
[0044] 其中，Ai'為與Ai同一個(gè)散射中心仿真幅度；γ i為第第i個(gè)散射中心相似度。
[0045] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0046]本發(fā)明提供一種一維距離像射頻仿真評(píng)價(jià)方法，以高分辨雷達(dá)信號(hào)處理輸出結(jié) 果，一維距離像作為評(píng)價(jià)依據(jù)，理論推導(dǎo)出射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)目標(biāo)回波的相似度γ表 達(dá)公式，并依此公式精細(xì)評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)回波質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0047]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0048]圖1示出一種利用一維距離像評(píng)價(jià)高分辨雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)的方法的流程圖。
[0049] 圖2示出示出一種利用一維距離像評(píng)價(jià)高分辨雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)的方法的具體實(shí) 施圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō) 明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體 描述的內(nèi)容是說(shuō)明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0051 ]在射頻仿真系統(tǒng)中，將目標(biāo)特性調(diào)制、變換到雷達(dá)信號(hào)上模擬雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)， 通過(guò)發(fā)射設(shè)備向外輻射射頻信號(hào)，為雷達(dá)系統(tǒng)提供各種與適用情況相吻合的所有目標(biāo)環(huán) 境，雷達(dá)系統(tǒng)接收所模擬的目標(biāo)回波信號(hào)以測(cè)試其性能。
[0052]若要評(píng)價(jià)雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)模擬的質(zhì)量，首先需要確定依據(jù)準(zhǔn)則，其次根據(jù)該準(zhǔn) 則確定目標(biāo)回波的理論值和仿真值，然后將模擬仿真的雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)與理論值按進(jìn)行 對(duì)比，最后根據(jù)對(duì)比結(jié)果判斷射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)回波的質(zhì)量。
[0053]如圖1所示，本發(fā)明所述方法包括下述三個(gè)步驟：
[0054] S1:以一維距離像作為評(píng)價(jià)依據(jù)，確定雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)理論值T和仿真值Τ';
[0055] S2:定義并確定射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)目標(biāo)回波的相似度γ ;
[0056] S3:根據(jù)所確定的相似度γ，評(píng)價(jià)射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)回波質(zhì)量。
[0057] 如圖2所示，射頻仿真系統(tǒng)是將目標(biāo)特性研究部門所研究形成的目標(biāo)特性(雷達(dá)散 射截面、后向散射特性等參數(shù)），通過(guò)在硬件系統(tǒng)上與射頻信號(hào)調(diào)制、采樣、變頻、濾波等一 系列變換后，向雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)。
[0058] 在這一模擬過(guò)程中，目標(biāo)特性作為輸入，雷達(dá)目標(biāo)回波作為輸出，其間加入了許多 射頻仿真系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)方法以及器件產(chǎn)生的誤差。
[0059] 作為高分辨雷達(dá)，目標(biāo)回波被雷達(dá)接收后，變頻至中頻，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理模型生成一 維距離像，從一維距離像的每個(gè)散射中心(峰值處)可提取目標(biāo)的各種特性。
[0060] 具體的，利用性能準(zhǔn)確可靠的標(biāo)準(zhǔn)的接收裝置接收射頻仿真系統(tǒng)發(fā)射的雷達(dá)目標(biāo) 回波信號(hào)，處理生成一維距離像。
[0061] 信號(hào)處理模型生成一維距離像的理論實(shí)質(zhì)是將一個(gè)寬帶頻域信號(hào)經(jīng)過(guò)時(shí)頻變換 生成時(shí)域信號(hào)的過(guò)程。
[0062] 將目標(biāo)特性在計(jì)算機(jī)上通過(guò)精確無(wú)近似的數(shù)學(xué)仿真運(yùn)算，即將雷達(dá)信號(hào)與目標(biāo)特 性作卷積處理，并進(jìn)行時(shí)頻變換等得到的數(shù)據(jù)，可作為評(píng)價(jià)射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)目標(biāo)回 波的理論值。
[0063]具體的，以一維距離像為評(píng)價(jià)依據(jù)，設(shè)射頻仿真系統(tǒng)模擬的雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)理 論值Τ為：
[0005]式中，i>0且為自然數(shù);Ai為第i個(gè)散射中心理論幅度;B為帶寬;ri為第i個(gè)散射中 心距離;c為光速;t為時(shí)間變量。
[0066]以一維距離像為評(píng)價(jià)依據(jù)，在射頻仿真系統(tǒng)在仿真雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)時(shí)，由物理 設(shè)備以所述雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)理論值T為目標(biāo)產(chǎn)生雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)仿真值Τ':
[0068]式中，k>0且為自然數(shù);Ak'為第k個(gè)散射中心仿真幅度;Β表示帶寬;rk為第k個(gè)散射 中心距離；Δ rk為第k個(gè)散射中心距離差;c為光速;t為時(shí)間變量。
[0069]將模擬仿真的雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)與理論值按評(píng)價(jià)依據(jù)準(zhǔn)則進(jìn)行對(duì)比可評(píng)價(jià)雷達(dá) 目標(biāo)回波信號(hào)模擬的質(zhì)量，具體的，定義射頻仿真系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)模擬的相似度 丫為:
[0071]式中，Τ'為射頻仿真系統(tǒng)模擬的雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)仿真值，T為雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào) 理論值。
[0072]進(jìn)一步講，模擬的雷達(dá)回波信號(hào)與理論值得相似度γ越接近1，則射頻仿真系統(tǒng)越 逼真的模擬了雷達(dá)目標(biāo)回波。
[0073]若以一維距離像作為評(píng)價(jià)依據(jù)，已知：
[0075]其中，i>0且為自然數(shù)，Ν為正整數(shù)，Ai為第i個(gè)散射中心理論幅度，Β為帶寬，ri為第 i個(gè)散射中心距離，c為光速，t為時(shí)間變量，f為理論信號(hào)頻率變量，j為虛數(shù)單位；
[0078]其中，k>0且為自然數(shù)，N為正整數(shù)，Ak'為第k個(gè)散射中心仿真幅度，B表示帶寬，rk 為第k個(gè)散射中心距離，A rk為第k個(gè)散射中心距離差，c為光速，t為時(shí)間變量；
[0079]則相似度計(jì)算：
[0081]其中，f'為仿真信號(hào)頻率變量；
[0086]其中，Ai'為與Ai同一個(gè)散射中心仿真幅度，Αι'為與Ai不同散射中心仿真幅度； [0087] 該式中，
[0089]表示散射中心的自相關(guān)函數(shù)；
[0091]表示散射中心的互相關(guān)函數(shù)。
[0092]按照實(shí)際經(jīng)驗(yàn)理論，各散射中心彼此間的影響很小，可被忽略，因此互相關(guān)函數(shù)可 近似為零。
[0093]設(shè)第i個(gè)散射中心的相關(guān)度為γ i，上式中：
[0095]則，射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)目標(biāo)回波的相似度γ為：
[0097] 其中，Ε2為散射中心總能量且為固定值;Β為帶寬為第i個(gè)散射中心理論幅度 '為與Ai同一個(gè)散射中心仿真幅度；γ i為第第i個(gè)散射中心相似度。
[0098] 由上述公式可知，評(píng)價(jià)射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)回波信號(hào)一維距離像的相似度可由 各自散射中心模擬的相似度得到。
[0099]具體的，將一維距離像分段，計(jì)算各散射中心的相似度，再與各散射中心理論幅度 與仿真幅度加權(quán)求和，再除以帶寬B與能量E2的乘積，即可定量求得到射頻仿真系統(tǒng)模擬雷 達(dá)目標(biāo)回波的相似度γ，進(jìn)而通過(guò)所述相似度γ來(lái)評(píng)價(jià)高分辨雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)，即模擬 的雷達(dá)回波信號(hào)與理論值得相似度γ越接近1，則射頻仿真系統(tǒng)越逼真的模擬了雷達(dá)目標(biāo) 回波。
[0100]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì) 本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可 以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā) 明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于一維距離像的射頻仿真評(píng)價(jià)的方法，其特征在于，包括W下步驟： S1: W-維距離像為評(píng)價(jià)依據(jù)準(zhǔn)則，分別確定雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)理論值T和仿真值τ'; S2:根據(jù)所述雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)理論值Τ和仿真值τ'定義并確定射頻仿真系統(tǒng)模擬雷 達(dá)目標(biāo)回波的相似度丫； S3:根據(jù)所述相似度丫，評(píng)價(jià)射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)回波質(zhì)量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評(píng)價(jià)方法，其特征在于，S1中， W-維距離像為評(píng)價(jià)依據(jù)，將目標(biāo)特性與雷達(dá)信號(hào)卷積并時(shí)頻變換后得到所述雷達(dá)目 標(biāo)回波信號(hào)理論值Τ:其中，i>〇且為自然數(shù)，Ai為第i個(gè)散射中屯、理論幅度，Β為帶寬，ri為第i個(gè)散射中屯、距 離，C為光速，t為時(shí)間變量； W-維距離像為評(píng)價(jià)依據(jù)，在射頻仿真系統(tǒng)在仿真雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)時(shí)，由物理設(shè)備 W所述雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)理論值T為目標(biāo)產(chǎn)生雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)仿真值r:其中，k>0且為自然數(shù)，Ak'為第k個(gè)散射中屯、仿真幅度，B表示帶寬，rk為第k個(gè)散射中屯、 距離，Δ η為第k個(gè)散射中屯、距離差，C為光速，t為時(shí)間變量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評(píng)價(jià)方法，其特征在于，S2中相似度丫定義及確定過(guò)稱 為： 定義射頻仿真系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)模擬的相似度γ為：其中，τ'為射頻仿真系統(tǒng)模擬的雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)仿真值，Τ為雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)理論 值； W-維距離像作為評(píng)價(jià)依據(jù)，已知：其中，i>〇且為自然數(shù)，Ν為正整數(shù)，Ai為第i個(gè)散射中屯、理論幅度，Β為帶寬，ri為第i個(gè) 散射中屯、距離，C為光速，t為時(shí)間變量，f為理論信號(hào)頻率變量，j為虛數(shù)單位； 令其中E2為散射中屯、總能量且為固定值，則：其中，k>0且為自然數(shù)，N為正整數(shù)，Ak'為第k個(gè)散射中屯、仿真幅度，B表示帶寬，rk為第k 個(gè)散射中屯、距離，A η為第k個(gè)散射中屯、距離差，C為光速，t為時(shí)間變量； 則相似度丫：散射中屯、的自相關(guān)函數(shù)；表不散 射中屯、的互相關(guān)函數(shù)； 按照實(shí)際經(jīng)驗(yàn)理論，各散射中屯、彼此間的影響很小，可被忽略，因此互相關(guān)函數(shù)可近似 為零； 設(shè)第i個(gè)散射中屯、的相關(guān)度為Tl，則：射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達(dá)目標(biāo)回波的相似度γ為：其中，ΑΓ為與Ai同一個(gè)散射中屯、仿真幅度；Τι為第第i個(gè)散射中屯、相似度。
【文檔編號(hào)】G01S7/02GK106093874SQ201610399171
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】馬靜, 何秋茹, 金從軍
【申請(qǐng)人】北京仿真中心