一種基于一維距離像的射頻仿真評價的方法
【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價方法，將目標特性與雷達信號卷積，時頻變換后得到一維距離像理論值，由標準接收裝置接收射頻仿真系統(tǒng)發(fā)射的雷達目標信號，處理生成一維距離像仿真值，再理論推導(dǎo)出定量評價射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達回波質(zhì)量的方法。
【專利說明】
一種基于一維距離像的射頻仿真評價的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種射頻仿真評價方法，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)來評價射頻仿真模擬雷達目標回波相似度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前由射頻仿真系統(tǒng)模擬高分辨雷達照射目標產(chǎn)生的回波質(zhì)量缺乏考慮細節(jié)的 定量評價方法。雖然，有些評價方法通過帶寬、距離誤差參數(shù)評價仿真質(zhì)量，但其只是對模 擬仿真結(jié)果的一種誤差的量級定性評價，并沒有考慮到回波信號的細節(jié)特征，評價結(jié)果也 不夠精細。
[0003] 因此，需要提供一種基于一維距離像的射頻仿真評價方法，以高分辨雷達信號處 理輸出結(jié)果，一維距離像作為評價依據(jù)，理論推導(dǎo)出定量評價射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達回波 質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的一個目的在于提供一種基于一維距離像的射頻仿真評價的方法。
[0005] 為達到上述目的，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價的方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] S1:以一維距離像作為評價依據(jù)，確定雷達目標回波信號理論值T和仿真值Τ';
[0008] S2:定義并確定射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達目標回波的相似度γ ;
[0009] S3:根據(jù)所確定的相似度γ，評價射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達回波質(zhì)量。
[0010]優(yōu)選的，si中，以一維距離像為評價依據(jù)，將目標特性與雷達信號卷積，時頻變換 后得到所述一維距離像雷達目標回波信號理論值Τ:
[0012] 其中，i>〇且為自然數(shù)，Ai為第i個散射中心理論幅度，Β為帶寬，ri為第i個散射中 心距離，c為光速，t為時間變量。
[0013] 以一維距離像為評價依據(jù)，在射頻仿真系統(tǒng)在仿真雷達目標回波信號時，由物理 設(shè)備以所述雷達目標回波信號理論值T為目標產(chǎn)生雷達目標回波信號仿真值Τ':
[0015] 其中，k>0且為自然數(shù)，A'k為第k個散射中心仿真幅度;Β表示帶寬;rk為第k個散射 中心距離；Δ rk為第k個散射中心距離差;c為光速;t為時間變量。
[0016] 優(yōu)選的，S2中相似度γ定義和確定過稱為：
[0017]定義射頻仿真系統(tǒng)對雷達目標回波信號模擬的相似度γ為：
[0019] 其中，Τ'為射頻仿真系統(tǒng)模擬的雷達目標回波信號仿真值，T為雷達目標回波信號 理論值。
[0020] 以一維距離像作為評價依據(jù)，已知：
[0022] 其中，i>0且為自然數(shù)，Ν為正整數(shù)，Ai為第i個散射中心理論幅度，Β為帶寬，ri為第 i個散射中心距離，c為光速，t為時間變量，f為理論信號頻率變量，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個散射中心仿真幅度，B表示帶寬，rk 為第k個散射中心距離，A rk為第k個散射中心距離差，c為光速，t為時間變量；
[0026]則相似度γ:
[0028] 其中，，f'為仿真信號頻率變量；
[0029] 可證明：
[0033]其中，ΑΓ為與心同一個散射中心仿真幅度，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]按照實際經(jīng)驗理論，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)模擬雷達目標回波的相似度γ最終可表述為：
[0044] 其中，Ai'為與Ai同一個散射中心仿真幅度；γ i為第第i個散射中心相似度。
[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價方法，以高分辨雷達信號處理輸出結(jié) 果，一維距離像作為評價依據(jù)，理論推導(dǎo)出射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達目標回波的相似度γ表 達公式，并依此公式精細評價評價射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達回波質(zhì)量。
【附圖說明】
[0047]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0048]圖1示出一種利用一維距離像評價高分辨雷達目標回波信號的方法的流程圖。
[0049] 圖2示出示出一種利用一維距離像評價高分辨雷達目標回波信號的方法的具體實 施圖。
【具體實施方式】
[0050] 為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的說 明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，下面所具體 描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0051 ]在射頻仿真系統(tǒng)中，將目標特性調(diào)制、變換到雷達信號上模擬雷達目標回波信號， 通過發(fā)射設(shè)備向外輻射射頻信號，為雷達系統(tǒng)提供各種與適用情況相吻合的所有目標環(huán) 境，雷達系統(tǒng)接收所模擬的目標回波信號以測試其性能。
[0052]若要評價雷達目標回波信號模擬的質(zhì)量，首先需要確定依據(jù)準則，其次根據(jù)該準 則確定目標回波的理論值和仿真值，然后將模擬仿真的雷達目標回波信號與理論值按進行 對比，最后根據(jù)對比結(jié)果判斷射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達回波的質(zhì)量。
[0053]如圖1所示，本發(fā)明所述方法包括下述三個步驟：
[0054] S1:以一維距離像作為評價依據(jù)，確定雷達目標回波信號理論值T和仿真值Τ';
[0055] S2:定義并確定射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達目標回波的相似度γ ;
[0056] S3:根據(jù)所確定的相似度γ，評價射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達回波質(zhì)量。
[0057] 如圖2所示，射頻仿真系統(tǒng)是將目標特性研究部門所研究形成的目標特性(雷達散 射截面、后向散射特性等參數(shù)），通過在硬件系統(tǒng)上與射頻信號調(diào)制、采樣、變頻、濾波等一 系列變換后，向雷達系統(tǒng)發(fā)射雷達目標回波信號。
[0058] 在這一模擬過程中，目標特性作為輸入，雷達目標回波作為輸出，其間加入了許多 射頻仿真系統(tǒng)硬件實現(xiàn)方法以及器件產(chǎn)生的誤差。
[0059] 作為高分辨雷達，目標回波被雷達接收后，變頻至中頻，經(jīng)過信號處理模型生成一 維距離像，從一維距離像的每個散射中心(峰值處)可提取目標的各種特性。
[0060] 具體的，利用性能準確可靠的標準的接收裝置接收射頻仿真系統(tǒng)發(fā)射的雷達目標 回波信號，處理生成一維距離像。
[0061] 信號處理模型生成一維距離像的理論實質(zhì)是將一個寬帶頻域信號經(jīng)過時頻變換 生成時域信號的過程。
[0062] 將目標特性在計算機上通過精確無近似的數(shù)學(xué)仿真運算，即將雷達信號與目標特 性作卷積處理，并進行時頻變換等得到的數(shù)據(jù)，可作為評價射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達目標回 波的理論值。
[0063]具體的，以一維距離像為評價依據(jù)，設(shè)射頻仿真系統(tǒng)模擬的雷達目標回波信號理 論值Τ為：
[0005]式中，i>0且為自然數(shù);Ai為第i個散射中心理論幅度;B為帶寬;ri為第i個散射中 心距離;c為光速;t為時間變量。
[0066]以一維距離像為評價依據(jù)，在射頻仿真系統(tǒng)在仿真雷達目標回波信號時，由物理 設(shè)備以所述雷達目標回波信號理論值T為目標產(chǎn)生雷達目標回波信號仿真值Τ':
[0068]式中，k>0且為自然數(shù);Ak'為第k個散射中心仿真幅度;Β表示帶寬;rk為第k個散射 中心距離；Δ rk為第k個散射中心距離差;c為光速;t為時間變量。
[0069]將模擬仿真的雷達目標回波信號與理論值按評價依據(jù)準則進行對比可評價雷達 目標回波信號模擬的質(zhì)量，具體的，定義射頻仿真系統(tǒng)對雷達目標回波信號模擬的相似度 丫為:
[0071]式中，Τ'為射頻仿真系統(tǒng)模擬的雷達目標回波信號仿真值，T為雷達目標回波信號 理論值。
[0072]進一步講，模擬的雷達回波信號與理論值得相似度γ越接近1，則射頻仿真系統(tǒng)越 逼真的模擬了雷達目標回波。
[0073]若以一維距離像作為評價依據(jù)，已知：
[0075]其中，i>0且為自然數(shù)，Ν為正整數(shù)，Ai為第i個散射中心理論幅度，Β為帶寬，ri為第 i個散射中心距離，c為光速，t為時間變量，f為理論信號頻率變量，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個散射中心仿真幅度，B表示帶寬，rk 為第k個散射中心距離，A rk為第k個散射中心距離差，c為光速，t為時間變量；
[0079]則相似度計算：
[0081]其中，f'為仿真信號頻率變量；
[0086]其中，Ai'為與Ai同一個散射中心仿真幅度，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]按照實際經(jīng)驗理論，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)模擬雷達目標回波的相似度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個散射中心理論幅度 '為與Ai同一個散射中心仿真幅度；γ i為第第i個散射中心相似度。
[0098] 由上述公式可知，評價射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達回波信號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 達目標回波的相似度γ，進而通過所述相似度γ來評價高分辨雷達目標回波信號，即模擬 的雷達回波信號與理論值得相似度γ越接近1，則射頻仿真系統(tǒng)越逼真的模擬了雷達目標 回波。
[0100]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對 本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可 以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，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仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【主權(quán)項】
1. 一種基于一維距離像的射頻仿真評價的方法，其特征在于，包括W下步驟： S1: W-維距離像為評價依據(jù)準則，分別確定雷達目標回波信號理論值T和仿真值τ'; S2:根據(jù)所述雷達目標回波信號理論值Τ和仿真值τ'定義并確定射頻仿真系統(tǒng)模擬雷 達目標回波的相似度丫； S3:根據(jù)所述相似度丫，評價射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達回波質(zhì)量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評價方法，其特征在于，S1中， W-維距離像為評價依據(jù)，將目標特性與雷達信號卷積并時頻變換后得到所述雷達目 標回波信號理論值Τ:其中，i>〇且為自然數(shù)，Ai為第i個散射中屯、理論幅度，Β為帶寬，ri為第i個散射中屯、距 離，C為光速，t為時間變量； W-維距離像為評價依據(jù)，在射頻仿真系統(tǒng)在仿真雷達目標回波信號時，由物理設(shè)備 W所述雷達目標回波信號理論值T為目標產(chǎn)生雷達目標回波信號仿真值r:其中，k>0且為自然數(shù)，Ak'為第k個散射中屯、仿真幅度，B表示帶寬，rk為第k個散射中屯、 距離，Δ η為第k個散射中屯、距離差，C為光速，t為時間變量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評價方法，其特征在于，S2中相似度丫定義及確定過稱 為： 定義射頻仿真系統(tǒng)對雷達目標回波信號模擬的相似度γ為：其中，τ'為射頻仿真系統(tǒng)模擬的雷達目標回波信號仿真值，Τ為雷達目標回波信號理論 值； W-維距離像作為評價依據(jù)，已知：其中，i>〇且為自然數(shù)，Ν為正整數(shù)，Ai為第i個散射中屯、理論幅度，Β為帶寬，ri為第i個 散射中屯、距離，C為光速，t為時間變量，f為理論信號頻率變量，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個散射中屯、仿真幅度，B表示帶寬，rk為第k 個散射中屯、距離，A η為第k個散射中屯、距離差，C為光速，t為時間變量； 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)； 按照實際經(jīng)驗理論，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個散射中屯、的相關(guān)度為Tl，則：射頻仿真系統(tǒng)模擬雷達目標回波的相似度γ為：其中，ΑΓ為與Ai同一個散射中屯、仿真幅度；Τι為第第i個散射中屯、相似度。
【文檔編號】G01S7/02GK106093874SQ201610399171
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】馬靜, 何秋茹, 金從軍
【申請人】北京仿真中心