專利名稱：一種集成通用的雷達(dá)雜波采集模擬仿真器及模擬仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達(dá)雜波信號的采集、模擬和仿真設(shè)備，特別是涉及一種集成通用的雷達(dá)雜波采集模擬仿真器及模擬仿真方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的雷達(dá)設(shè)備中，對于雷達(dá)雜波的采集、模擬、仿真大都采用分離、專用的研制和開發(fā)思路。一是基于微機(jī)平臺由專用采集卡構(gòu)成的雷達(dá)信號采集設(shè)備，該設(shè)備能夠針對具體的雷達(dá)信號，以12Bit的精度雙通道采集雷達(dá)數(shù)據(jù)。但其信號采集的對象是相參雷達(dá)的零中頻信號，因此其采集頻率只設(shè)計(jì)為5MByte/s，存儲容量為1.5Mbyte，不具有高速緩存器件，因此其功能單一，且不能滿足高速大容量的雷達(dá)視頻信號的采集要求。
另一是由分立器件構(gòu)成信號仿真器(參見文獻(xiàn)[2]Pekka Eskelinen，Pekka Ruuskanen，Unt0 Rasanen，Maj-Britt Kaleton.Low-CostSimulator for Basic Radar Signals.IEEE AES Systems Magazine，June1994，p7-11)。它由一個5MHz的TTL時鐘輸出給計(jì)數(shù)器鏈，產(chǎn)生頻率和寬度可變的脈沖信號，脈沖重復(fù)頻率變化范圍是100Hz到10KHz，脈沖寬度變化范圍是100ns到1ms。這種仿真源功能簡單，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬件工作量大，研制周期長。而且有個突出缺點(diǎn)，就是靈活性差，系統(tǒng)都是針對具體雷達(dá)設(shè)計(jì)的，因此每次雷達(dá)功能的變化，就必須重新設(shè)計(jì)仿真源。無法適應(yīng)目前迅速發(fā)展的雷達(dá)技術(shù)現(xiàn)狀。
另一是基于微機(jī)平臺研制的雜波仿真源(參見文獻(xiàn)[3]Fan BangKui，Mao erKe，Han YueQiu.A Real-Time Radar Video Signal Simulator.Proceedings of ICSP’96，1996，p1102-1105)，這是一種基于486微機(jī)和TMS320C25芯片的雷達(dá)視頻信號仿真源。該仿真源中微機(jī)完成數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生和數(shù)據(jù)預(yù)處理，并通過ISA總線將數(shù)據(jù)傳輸給TMS320C25。TMS320C25有獨(dú)立的數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器，數(shù)據(jù)和程序的加載均由微機(jī)控制。目標(biāo)的幅度和相位以及每個距離單元的雜波信號都由TMS320C25實(shí)時運(yùn)算出來。輸出波形發(fā)生器將計(jì)算得到的目標(biāo)和雜波樣本數(shù)據(jù)根據(jù)雷達(dá)同步信號轉(zhuǎn)換成實(shí)際的實(shí)時輸出信號。但該仿真源主要仿真的是相參雷達(dá)的零中頻信號，同樣也不能滿足高速大容量的視頻信號仿真的需要。另外，其不能實(shí)現(xiàn)雷達(dá)雜波的采集，其仿真的雜波主要針對具體型號和體制的雷達(dá)，缺乏通用性，且雜波模擬仿真的方法單一，難以產(chǎn)生特殊要求的雜波。
至于雷達(dá)信號模擬設(shè)備，即根據(jù)實(shí)際采集的雜波信號，產(chǎn)生性質(zhì)類似的新的雜波數(shù)據(jù)。目前，大都停留在計(jì)算機(jī)分析處理階段，很少有實(shí)際的雜波模擬設(shè)備的報道。
現(xiàn)有的雷達(dá)雜波的采集、模擬、仿真設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)在于針對特定雷達(dá)的設(shè)計(jì)要求，可降低研制成本和縮短研制周期。但其也不可避免存在如下缺點(diǎn)1)復(fù)雜度高，可靠性低。由于沒有一體化的集成平臺，對于雜波的數(shù)據(jù)采集、特性分析與建模、仿真與模擬雜波生成等環(huán)節(jié)都是分離、非實(shí)時的，從而增加了設(shè)備的復(fù)雜度、降低了系統(tǒng)的可靠性。
2)重復(fù)研制，重復(fù)投資。由于系統(tǒng)通用性非常有限，針對不同體制、型號的雷達(dá)需要開發(fā)新的采集、模擬或仿真設(shè)備。
3)靈活性差、功能升級困難。由于現(xiàn)有設(shè)備大都采用以硬件固化為主的設(shè)計(jì)，使得難以增加、刪除或改變設(shè)備功能。
因此就需要有一種可將雷達(dá)雜波采集、模擬和仿真集成在一起的設(shè)備，該設(shè)備還應(yīng)該滿足不同體制、型號雷達(dá)的需求。但是并不能將現(xiàn)有技術(shù)中分離的采集、模擬和仿真設(shè)備簡單集成，因?yàn)楫?dāng)進(jìn)行高速的雷達(dá)視頻信號采集、模擬和仿真時，需要提高設(shè)備數(shù)據(jù)的A/D、D/A的速率，以及后繼的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，它同樣也會對系統(tǒng)提出超過現(xiàn)有系統(tǒng)更為復(fù)雜的軟硬件設(shè)計(jì)、需要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的高速緩存結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有雷達(dá)雜波采集、模擬、仿真系統(tǒng)的設(shè)備分離、復(fù)雜度高、可靠性低、重復(fù)研制、功能升級困難等缺點(diǎn)，提供一種集成通用的雷達(dá)雜波采集模擬仿真器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、采集卡、模擬仿真卡，采集卡采集雷達(dá)的雜波信號至所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)將模擬或仿真的結(jié)果通過模擬仿真卡輸出到外部處理設(shè)備。
上述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)內(nèi)還包括雜波數(shù)據(jù)采集裝置用于控制采集卡進(jìn)行雜波數(shù)據(jù)的采集；雜波模擬裝置用于從雜波數(shù)據(jù)采集裝置采集的雜波數(shù)據(jù)中提取特征參數(shù)，并根據(jù)所述特征參數(shù)進(jìn)行雜波模擬，最后將結(jié)果輸出至外部處理和顯示設(shè)備；雜波仿真裝置用于根據(jù)外部輸入的雜波特征參數(shù)進(jìn)行雜波仿真，最后將結(jié)果輸出至外部處理和顯示設(shè)備。
上述采集卡和模擬仿真卡與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)之間采用ISA總線或PCI總線連接。
本發(fā)明還提供了一種集成通用的雷達(dá)雜波采集模擬仿真的方法，包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、采集卡、模擬仿真卡，其中工業(yè)控制計(jì)算機(jī)包括主控方法根據(jù)采集卡采集的雜波信號進(jìn)行雜波模擬，根據(jù)輸入的雜波特征參數(shù)進(jìn)行雜波仿真，提供了系統(tǒng)的主界面，操作員可以通過菜單選擇進(jìn)入雜波采集、雜波模擬、雜波仿真、雜波環(huán)境仿真等不同的子方法，并且主控方法還提供了采集、仿真、模擬等各部分所需的參數(shù)設(shè)置。
上述主控方法包括雜波數(shù)據(jù)采集由實(shí)時采集，系統(tǒng)調(diào)試和波形回放三部分組成，實(shí)時采集通過開辟內(nèi)存緩存區(qū)，將采集數(shù)據(jù)從高速緩存(FIFO)，通過XMS擴(kuò)展內(nèi)存技術(shù)，傳送到XMS擴(kuò)展內(nèi)存，系統(tǒng)調(diào)試則通過調(diào)節(jié)高速采集器上的增益，電平調(diào)整電位器時，其調(diào)整后的采集結(jié)果實(shí)時地以波形的形式顯示到計(jì)算機(jī)屏幕上，波形回放的功能是對實(shí)時連續(xù)采集所得的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行波形顯示；雜波模擬通過對實(shí)際采集的雜波實(shí)時提取特征參數(shù)，分別運(yùn)用球不變隨機(jī)過程(SIRP)或人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)的等模擬方法，動態(tài)的生成模擬雜波數(shù)據(jù)，并調(diào)用模擬仿真卡的驅(qū)動程序控制模擬仿真卡生成符合時序要求的雜波波形，輸出至信號處理機(jī)或示波器；雜波仿真通過設(shè)定或已知的雜波幅度分布(瑞利分布、對數(shù)-正態(tài)分布、Weibull分布、K分布)和功率譜(高斯譜、立方譜)以及相關(guān)參數(shù)，利用零記憶非線性濾波(ZMNL)方法，動態(tài)的生成仿真雜波數(shù)據(jù)，并調(diào)用模擬仿真卡的驅(qū)動控制模擬仿真卡生成符合時序要求的雜波波形，輸出至信號處理機(jī)或示波器；典型雷達(dá)環(huán)境仿真在雜波仿真的基礎(chǔ)上，不僅動態(tài)的生成仿真雜波數(shù)據(jù)，并且根據(jù)典型的雷達(dá)環(huán)境，產(chǎn)生各種目標(biāo)數(shù)據(jù)(不同的運(yùn)動、散射特性等)，進(jìn)而調(diào)用模擬仿真卡的驅(qū)動控制模擬仿真卡生成符合時序要求的雜波波形，輸出至信號處理機(jī)或示波器；模擬仿真卡的驅(qū)動接收設(shè)定的仿真模擬參數(shù)，開辟內(nèi)存緩存區(qū)，通過XMS擴(kuò)展內(nèi)存方法，將模擬仿真數(shù)據(jù)從XMS擴(kuò)展內(nèi)存，傳送到高速緩存(FIFO)，并通過設(shè)定的時序?qū)⒛M仿真數(shù)據(jù)連續(xù)回放出來。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是高速性本發(fā)明的采集器和模擬仿真器的A/D和D/A的頻率高，覆蓋范圍廣，目前采用的是50Mbyte/s的A/D和D/A的芯片，還可以方便通過更換同系列的芯片，進(jìn)一步提高A/D和D/A的頻率；大容量本發(fā)明的采集器和模擬仿真器的緩存容量大，波門寬度16K以下可選，一次采集與模擬仿真數(shù)據(jù)大小由系統(tǒng)內(nèi)存大小確定，因此可以不斷擴(kuò)充。
通用性本發(fā)明提供的雷達(dá)雜波采集、模擬、仿真適用于相參/非相參、單通道/雙通道、脈沖/連續(xù)波、地基/艦載/機(jī)載/星載等不同體制的警戒雷達(dá)、火控雷達(dá)、氣象雷達(dá)、成像雷達(dá)的使用，具有通用性的優(yōu)點(diǎn)。
靈活性和可擴(kuò)展性本發(fā)明提供的雷達(dá)雜波模擬和仿真新方法的接口，新理論與新方法同樣可以通過規(guī)范的軟件接口協(xié)議被調(diào)用，方便地實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。


圖1是本發(fā)明的集成通用的雷達(dá)雜波采集模擬仿真器的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明的高速通用采集裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與組成的示意圖。
圖3是本發(fā)明的高速通用雷達(dá)雜波模擬仿真裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
圖4是本發(fā)明的方法流程圖。
圖5是本發(fā)明的基于球不變隨機(jī)過程(SIRP)實(shí)現(xiàn)K分布?xì)庀箅s波模擬的方法流程圖。
圖6是本發(fā)明的基于非線性零記憶濾波(ZMNL)實(shí)現(xiàn)雜波仿真的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但下述實(shí)施例不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
本發(fā)明提供的一種集成通用的雷達(dá)雜波采集模擬仿真器由硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)兩大部分組成。
本發(fā)明的硬件系統(tǒng)主要由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(工控機(jī))、高速通用采集卡、高速通用模擬仿真卡三部分(圖1)組成。
高速通用采集卡與雷達(dá)的輸出接口之間有四路信號，并通過功率放大盒和50Ω同軸電纜實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。其中，兩路分別用于幀同步信號和脈沖同步信號，由-30V電源供電驅(qū)動，另兩路用于雙通道雷達(dá)視頻回波信號的功率放大，由+30V電源供電。功率放大盒還能夠通過硬件電路產(chǎn)生測試波形，以輔助調(diào)試采集卡。采集卡與工控機(jī)之間通過ISA插槽或PCI插槽實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。高速通用采集卡由高速ADC、高速緩存、控制及時鐘電路和計(jì)算機(jī)接口等四大部分組成(見圖2)。高速ADC完成模擬信號的高速采樣，它主要由兩面片高速運(yùn)放AD9617和一片雙通道高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9058組成。高速緩存部分由兩片F(xiàn)IFO(先進(jìn)先出)電路組成。為了滿足容量和速度的要求，選用IDT7206-15，它的容量是16384×9 Bits，速度為15ns?？刂萍皶r鐘電路的根據(jù)計(jì)算機(jī)接口發(fā)送過來的參數(shù)，設(shè)置相應(yīng)的采樣率、采樣門與同步脈沖之間的延遲時間和采樣門門寬，經(jīng)有關(guān)邏輯電路轉(zhuǎn)換，提供給ADC所需的采樣脈沖。采集器的控制及時鐘電路從功能上可分為方位和同步信號處理，采樣門延時，采樣門形成和采樣時鐘這四部分組成。計(jì)算機(jī)接口電路由ISA總線接口，通用可編程陣列GAL20V8，三片數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器74F245和三片8位鎖存器74F574組成。
高速通用模擬仿真卡與信號處理機(jī)(或示波器)接口之間有四路信號。其中，兩路用于幀同步信號和脈沖同步信號，另兩路用于雙通道雷達(dá)視頻回波信號，四路信號通過50Ω同軸電纜和視頻插頭聯(lián)結(jié)。模擬仿真卡與工控機(jī)之間通過ISA插槽實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。高速通用模擬仿真卡由高速DAC、高速緩存、控制及時鐘電路和計(jì)算機(jī)接口等四大部分組成(見圖3)。高速DAC完成對計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信號的模擬變化，它主要由兩片單通道高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器AD9708組成。高速緩存部分由兩片F(xiàn)IFO(先進(jìn)先出)電路組成。為了滿足容量和速度的要求，本發(fā)明選用IDT7206-15，它的容量是16384×9 Bits，速度為15ns。控制及時鐘電路的作用是根據(jù)計(jì)算機(jī)接口發(fā)送過來的參數(shù)，設(shè)置相應(yīng)的方位脈沖重復(fù)頻率、同步脈沖重復(fù)頻率、D/A轉(zhuǎn)換率、仿真波門門距同步脈沖的延遲時間和仿真門門寬，從功能上又可分為方位和同步信號產(chǎn)生，仿真門延時，仿真采樣門形成和轉(zhuǎn)換時鐘形成這四部分組成。計(jì)算機(jī)接口電路由ISA總線接口，通用可編程陣列GAL20V8，三片數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器74F245和三片8位鎖存器74F574組成。
本發(fā)明的軟件系統(tǒng)由主控軟件、雜波數(shù)據(jù)采集程序、雜波模擬程序、雜波仿真程序、典型雷達(dá)環(huán)境仿真程序、模擬仿真卡驅(qū)動程序等六部分組成，各部分的調(diào)用和層次關(guān)系見圖4。
系統(tǒng)的主控軟件提供了系統(tǒng)的主界面，操作員可以通過菜單選擇進(jìn)入雜波采集、雜波模擬、雜波仿真、雜波環(huán)境仿真等不同的子流程，并且主控軟件還提供了采集、仿真、模擬等各部分所需的參數(shù)設(shè)置。
雜波數(shù)據(jù)采集程序由實(shí)時采集程序，系統(tǒng)調(diào)試程序和波形回放程序三部分組成。實(shí)時采集程序通過開辟內(nèi)存緩存區(qū)，將采集數(shù)據(jù)從高速緩存(FIFO)，通過XMS擴(kuò)展內(nèi)存技術(shù)，傳送到XMS擴(kuò)展內(nèi)存，該部分程序由匯編語言實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)調(diào)試程序則通過調(diào)節(jié)高速采集器上的增益，電平調(diào)整電位器時，其調(diào)整后的采集結(jié)果實(shí)時地以波形的形式顯示到計(jì)算機(jī)屏幕上，它是由C語言和匯編語言混合生成的。波形回放程序的功能是對實(shí)時連續(xù)采集所得的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行波形顯示，它是完全由C語言生成的。
雜波模擬程序通過對實(shí)際采集的雜波實(shí)時提取特征參數(shù)，分別運(yùn)用球不變隨機(jī)過程(SIRP)或人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)的等模擬方法，動態(tài)的生成模擬雜波數(shù)據(jù)，并調(diào)用模擬仿真卡的驅(qū)動程序控制模擬仿真卡生成符合時序要求的雜波波形，輸出至信號處理機(jī)或示波器，該部分程序由C語言實(shí)現(xiàn)。
雜波仿真程序通過設(shè)定或已知的雜波幅度分布(瑞利分布、對數(shù)-正態(tài)分布、Weibull分布、K分布)和功率譜(高斯譜、立方譜)以及相關(guān)參數(shù)，利用零記憶非線性濾波(ZMNL)方法，動態(tài)的生成仿真雜波數(shù)據(jù)，并調(diào)用模擬仿真卡的驅(qū)動程序控制模擬仿真卡生成符合時序要求的雜波波形，輸出至信號處理機(jī)或示波器，該部分程序由C語言實(shí)現(xiàn)。
典型雷達(dá)環(huán)境仿真程序在雜波仿真程序的基礎(chǔ)上，不僅動態(tài)的生成仿真雜波數(shù)據(jù)，并且根據(jù)典型的雷達(dá)環(huán)境，產(chǎn)生各種目標(biāo)數(shù)據(jù)(不同的運(yùn)動、散射特性等)，進(jìn)而調(diào)用模擬仿真卡的驅(qū)動程序控制模擬仿真卡生成符合時序要求的雜波波形，輸出至信號處理機(jī)或示波器，該部分程序由C語言實(shí)現(xiàn)。
模擬仿真卡的驅(qū)動程序接收設(shè)定的仿真模擬參數(shù)，開辟內(nèi)存緩存區(qū)，通過XMS擴(kuò)展內(nèi)存技術(shù)，將模擬仿真數(shù)據(jù)從XMS擴(kuò)展內(nèi)存，傳送到高速緩存(FIFO)，并通過設(shè)定的時序?qū)⒛M仿真數(shù)據(jù)連續(xù)回放出來，該部分程序由匯編語言實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的雜波模擬仿真理論的研究主要包括SIRP、ZMNL、ANN等三方面。目前對雷達(dá)雜波主要以平穩(wěn)隨機(jī)過程模型進(jìn)行建模，而平穩(wěn)隨機(jī)過程又是從其一階的統(tǒng)計(jì)特性(幅度分布概率密度函數(shù))和二階統(tǒng)計(jì)特性(相關(guān)函數(shù)和功率譜)兩個方面的擬合進(jìn)行的。而目前能夠綜合考慮雜波一、二階統(tǒng)計(jì)特性的雜波模擬方法主要有兩種，即廣義維納過程的零記憶非線性變換(ZMNL)和球不變隨機(jī)過程(SIRP)。本發(fā)明分別利用二者實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)雜波的模擬和仿真。
SIRP法模擬雷達(dá)雜波的基本思想是，根據(jù)實(shí)際采集的雷達(dá)雜波數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一FIR濾波器，白噪聲通過濾波器產(chǎn)生一個相關(guān)的高斯隨機(jī)過程，然后用具有所要求的單點(diǎn)概率密度函數(shù)的隨機(jī)變量S進(jìn)行調(diào)制。本發(fā)明利用SIRP實(shí)現(xiàn)K分布的云雨雜波的實(shí)現(xiàn)流程見圖5，產(chǎn)生的序列經(jīng)幅度分布檢驗(yàn)和功率譜檢驗(yàn)表明本發(fā)明的方法對實(shí)際采集的氣象雜波進(jìn)行建模是準(zhǔn)確的，并且運(yùn)用一個基于球不變隨機(jī)過程的模型獲取的模擬雜波很好地保持了實(shí)際雜波的概率密度和功率譜特性。
SIRP方法受所求的序列的階數(shù)及自相關(guān)函數(shù)的限制，并不是所有的雜波幅度統(tǒng)計(jì)特性模型都能找到相應(yīng)的調(diào)制變量S，同時這種方法的計(jì)算量非常大，不易形成快速算法。而廣義維納過程的ZMNL則彌補(bǔ)了SIRP方法的不足，可以實(shí)現(xiàn)各種常用統(tǒng)計(jì)模型的信號仿真。本發(fā)明利用ZMNL實(shí)現(xiàn)了相關(guān)瑞利分布、相關(guān)對數(shù)正態(tài)分布、相關(guān)K分布等不同分布和功率譜雜波的仿真(流程附圖6)，產(chǎn)生的序列經(jīng)幅度分布檢驗(yàn)和功率譜檢驗(yàn)表明，本發(fā)明的方法進(jìn)行雜波仿真是準(zhǔn)確有效的。
對于嚴(yán)重非平穩(wěn)的雜波環(huán)境(如海雜波等)，采用平穩(wěn)隨機(jī)過程模型對雷達(dá)雜波序列進(jìn)行建模并不完全符合實(shí)際情況?；煦缋碚摓閺?fù)雜現(xiàn)象建模提供了一種新的有效手段?；煦缋碚摰难芯勘砻骰煦绮⒎菬o序；混沌可以由簡單確定性系統(tǒng)產(chǎn)生；混沌中存在有吸引子，吸引子具有吸引性和小擾動的穩(wěn)定性，它作為一個整體是運(yùn)動不變量，具有內(nèi)在的精細(xì)結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律，這些說明了貌似隨機(jī)的現(xiàn)象具有可預(yù)測性。本發(fā)明基于混沌模型，應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)對雷達(dá)雜波信號進(jìn)行預(yù)測和模擬，模擬的具體流程見附圖6。本發(fā)明研究結(jié)果不僅表明海雜波具有混沌特性，而且證明了通過ANN實(shí)現(xiàn)混沌時間序列的局部預(yù)測和模擬是完全可能的。
本發(fā)明中的雜波模擬是指根據(jù)實(shí)際采集的雜波數(shù)據(jù)，提取特性參數(shù)，實(shí)時或非實(shí)時地產(chǎn)生新的雜波數(shù)據(jù)，其評估準(zhǔn)則是模擬波形與實(shí)際波形的相似性和逼近度；雜波仿真是指直接根據(jù)已知或設(shè)定的雜波特性要求(如幅度分布、協(xié)方差矩陣、功率譜)，產(chǎn)生仿真的雜波數(shù)據(jù)，其評估準(zhǔn)則是仿真波形與特性指標(biāo)之間的符合程度。雜波模擬針對實(shí)際采集的雜波數(shù)據(jù)，而雜波仿真可脫離具體雷達(dá)和實(shí)際的雜波數(shù)據(jù)，但兩者的一些性能判別的指標(biāo)是一致的。
本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種集成通用的雷達(dá)雜波采集模擬仿真器，包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、采集卡、模擬仿真卡，采集卡采集雷達(dá)的雜波信號至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)將模擬或仿真的結(jié)果通過模擬仿真卡輸出到外部處理設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的集成通用的雷達(dá)雜波采集模擬仿真器，其特征在于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)內(nèi)還包括雜波數(shù)據(jù)采集裝置用于控制采集卡進(jìn)行雜波數(shù)據(jù)的采集；雜波模擬裝置用于從雜波數(shù)據(jù)采集裝置采集的雜波數(shù)據(jù)中提取特征參數(shù)，并根據(jù)所述特征參數(shù)進(jìn)行雜波模擬，最后將結(jié)果輸出至外部處理和顯示設(shè)備；雜波仿真裝置用于根據(jù)外部輸入的雜波特征參數(shù)進(jìn)行雜波仿真，最后將結(jié)果輸出至外部處理和顯示設(shè)備。
3.如權(quán)利要求1所述的集成通用的雷達(dá)雜波采集模擬仿真器，其特征在于采集卡和模擬仿真卡與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)之間采用ISA總線或PCI總線連接。
4.一種集成通用的雷達(dá)雜波采集模擬仿真方法，包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、采集卡、模擬仿真卡，其中工業(yè)控制計(jì)算機(jī)包括主控方法根據(jù)采集卡采集的雜波信號進(jìn)行雜波模擬，根據(jù)輸入的雜波特征參數(shù)進(jìn)行雜波仿真，提供系統(tǒng)的主界面，操作員可以通過菜單選擇進(jìn)入雜波采集、雜波模擬、雜波仿真、雜波環(huán)境仿真等不同的子方法，并且主控方法還提供了采集、仿真、模擬等各部分所需的參數(shù)設(shè)置。
5.如權(quán)利要求4所述的集成通用的雷達(dá)雜波采集模擬仿真方法，其特征在于主控方法包括雜波數(shù)據(jù)采集實(shí)時采集通過開辟內(nèi)存緩存區(qū)，將采集數(shù)據(jù)從高速緩存(FIFO)，通過XMS擴(kuò)展內(nèi)存技術(shù)，傳送到XMS擴(kuò)展內(nèi)存。雜波模擬通過對實(shí)際采集的雜波實(shí)時提取特征參數(shù)，分別運(yùn)用球不變隨機(jī)過程(SIRP)或人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)的等模擬方法，動態(tài)的生成模擬雜波數(shù)據(jù)，并調(diào)用模擬仿真卡的驅(qū)動程序控制模擬仿真卡生成符合時序要求的雜波波形，輸出至信號處理機(jī)或示波器；雜波仿真通過設(shè)定或已知的雜波幅度分布和功率譜以及相關(guān)參數(shù)，利用零記憶非線性濾波(ZMNL)方法，動態(tài)的生成仿真雜波數(shù)據(jù)，并調(diào)用模擬仿真卡的驅(qū)動控制模擬仿真卡生成符合時序要求的雜波波形，輸出至信號處理機(jī)或示波器；典型雷達(dá)環(huán)境仿真在雜波仿真的基礎(chǔ)上，不僅動態(tài)的生成仿真雜波數(shù)據(jù)，并且根據(jù)典型的雷達(dá)環(huán)境，產(chǎn)生各種目標(biāo)數(shù)據(jù)(不同的運(yùn)動、散射特性等)，進(jìn)而調(diào)用模擬仿真卡的驅(qū)動控制模擬仿真卡生成符合時序要求的雜波波形，輸出至信號處理機(jī)或示波器；模擬仿真卡的驅(qū)動接收設(shè)定的仿真模擬參數(shù)，開辟內(nèi)存緩存區(qū)，通過XMS擴(kuò)展內(nèi)存方法，將模擬仿真數(shù)據(jù)從XMS擴(kuò)展內(nèi)存，傳送到高速緩存(FIFO)，并通過設(shè)定的時序?qū)⒛M仿真數(shù)據(jù)連續(xù)回放出來。
6.如權(quán)利要求5所述的集成通用的雷達(dá)雜波采集模擬仿真方法，其特征在于雜波數(shù)據(jù)采集包括系統(tǒng)調(diào)試通過調(diào)節(jié)高速采集器上的增益，電平調(diào)整電位器時，其調(diào)整后的采集結(jié)果實(shí)時地以波形的形式顯示到計(jì)算機(jī)屏幕上。
7.如權(quán)利要求5所述的集成通用的雷達(dá)雜波采集模擬仿真方法，其特征在于雜波數(shù)據(jù)采集包括波形回放對實(shí)時連續(xù)采集所得的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行波形顯示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集成通用的雷達(dá)雜波采集模擬仿真器及模擬仿真方法，本發(fā)明包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、采集卡、模擬仿真卡，采集卡采集雷達(dá)的雜波信號至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)根據(jù)采集卡采集的雜波信號進(jìn)行雜波模擬，所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的雜波特征參數(shù)進(jìn)行雜波仿真，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)將模擬或仿真的結(jié)果通過模擬仿真卡輸出到外部處理設(shè)備。本發(fā)明將獨(dú)立的雜波采集裝置、雜波模擬裝置和雜波仿真裝置構(gòu)成一個統(tǒng)一的整體，具備了高速性、大容量、通用性、靈活性和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還具有用采集的真實(shí)雜波數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真模擬的特點(diǎn)。
文檔編號G01S7/40GK1619570SQ20041009485
公開日2005年5月25日 申請日期2004年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月21日
發(fā)明者許稼, 盧凌 申請人:武漢理工大學(xué)