[发明专利]无线电探测器的动态场景回波仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于无线电探测器的回波仿真技术，主要涉及空间工作场景的构造、动态场景的实现方法、以及相应的动态场景回波仿真技术。

背景技术

无线电探测器是一种短距离回波探测器，具有和雷达相似的工作原理和技术，但其有效的探测范围、天线波束宽度、数据处理方法等与雷达具有很大的不同，无法用目标的雷达截面积(RCS)计算其回波信号的强度，实际中的目标回波信号与目标的形状、距离及其与探测器的相对方位有关。然而，目标的回波信号对探测器研制过程中的系统设计及测试至关重要，而实物仿真获得的回波数据，受实际仿真目标的精度和环境影响较大，实用性较差。因此，本发明给出了一种利用当前的计算机技术实现无线电探测器动态场景下的回波仿真方法，以解决当前回波仿真方法中精度差、通用性不高及计算量大的问题。

发明内容

本发明结合无线电探测器的实际工作过程，给出利用空间建模软件构造无线电探测器工作场景的方法及技术要求，提出了一种动态场景的实现方法及其相应的零中频回波信号仿真方法，实现了无线电探测器的动态场景回波仿真。

本发明的整体技术创新体现在以下几个方面：

1.根据无线电探测器的工作频率、目标与探测器的相对距离、回波仿真精度，确定了场景物体基本散射单元的大小，给出了场景物体的构造方法及其散射单元的划分方法；

2.本发明将由空间建模软件构造的工作场景模型转换了相应的数据模型与显示模型，其中数据模型用于回波仿真计算，而显示模型用于动态的场景显示。通过给定每个仿真时刻的物体位置信息，并该信息及时更新到数据模型与显示模型的相应物体，实现了无线电探测器回波仿真中的动态场景。

3.通过建立无线电探测器发射机与接收机间的差频信号模型，本发明综合考虑无线电探测器工作的所有工作体制，提出了一种通用性较强的零中频回波信号仿真方法。

附图说明

图1是无线电探测器的工作过程。

图2是基本散射单元。

图3是动态场景回波仿真方法流程图。

图4是动态场景回波仿真系统的实现框图。

具体实施方式

无线电探测器的工作过程为：调制信号对高频本振信号调制，获得高频振荡电信号，经过射频电路后通过天线发射电磁波，遇到目标发生后向散射，并由探测器接收天线接收并激发相应的高频电信号，再由高频本振信号混频，经过滤波得到差频信号，而差频信号正是所需要仿真的信号。因此，无线电探测器的回波信号仿真实质上为对其接收差频信号的仿真，其中需要涉及发射信号、高频电流、电磁波等的仿真，如图1所示。

而其相应的高频信号仿真过程为：由高频电流的瞬时功率和天线方向图，得到空间散射点的能量密度，再由物体的后向散射特性得到每个散射点在接收天线上的能量密度，根据接收天线的面积及天线方向图计算接收机接收到每个散射点的回波能量，最后将这些散射点的回波能量叠加在一起，获得接收机接收到的能量，进而将接收到的能量转换为相应的高频电流。实际上，由于高频信号频率过高导致其离散化的数字仿真实现起来很困难。为了降低回波仿真的难度，本发明建立了发射机调制信号和接收机差频信号之间的信号关系，提出了无线电探测器回波仿真的零中频信号仿真方法，从而避免了高频电流信号的仿真，减少了无线电探测器的回波仿真计算量。

然而，无线电探测器的回波仿真仅仅考虑发射机与接收机之间的信号关系是不足的，实际还涉及到探测器与工作场景目标间的相对运动位置关系。因此，无线电探测器的回波仿真需要实现的是探测器在实际工作场景中的回波信号仿真，即动态场景的回波仿真。接下来，本发明先给出了空间场景模型的构造方法及其散射单元划分方法、动态场景实现方法、无线电探测器的零中频回波仿真方法，最后给出无线电探测器的动态场景回波仿真方法。

(1)空间场景建模及散射单元划分方法

利用常用空间建模软件构造无线电探测器的工作场景，是本发明实现动态场景回波仿真的重要环节。场景模型的构造过程需要设置场景物体的散射单元划分精度、材质电参数、后向散射特性、对象类型、是否活动物体等诸多方面的信息，这些信息均是回波仿真方法实现时所需要的，缺一不可。而场景物体的散射单元划分方法，直接涉及到其实际目标的建模精度，影响到无线电探测器回波仿真的精确度，是场景建模的重要参数。