[发明专利]一种基于FPGA与VGA的雷达回波幅度起伏特性模拟方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA与VGA的雷达回波幅度起伏特性模拟方法，首先在FPGA中首先使用线性反馈移位寄存器（LFSR）产生均匀分布随机序列，紧接着进行Box‑Muller变换和数学计算产生服从多种复杂函数分布的随机序列；然后将产生的随机序列进行处理，将其内随机数据均分解为归一化后的精幅度调制和粗幅度调制值；接着在FPGA内部使用精幅度调制对产生雷达回波的幅度进行精调制，调制完成后通过DAC输出模拟信号并连接到VGA，使VGA根据粗幅度调制值对雷达回波的幅度进行粗调制，完成雷达回波幅度指定起伏特性的精准模拟。本发明解决了当前雷达回波起伏特性模拟时精度不高以及动态范围较小的问题，提升了雷达回波模拟器生成回波的逼真度。

技术领域

本发明涉及信号生成领域，尤其涉及一种基于FPGA与VGA的雷达回波幅度起伏特性模拟方法。

背景技术

雷达是现代电子战中的核心设备，对现代战争的战局有着决定性的影响。随着雷达技术的发展，功能更多、性能更强大以及稳定性更好的雷达是雷达技术未来发展的方向，而在雷达研发过程中，利用雷达回波模拟器产生高精度的回波提供给雷达进行性能测试是提高雷达系统研发效率和降低研发成本的一种高效手段。

使用雷达回波模拟系统对雷达回波进行建模时，传统的方法很少考虑雷达目标的运动对雷达回波幅度造成的影响，因此认为其幅度大小是固定不变的。通过此方法产生的雷达回波可以满足雷达普通功能的需求，而对于一些对回波幅度敏感的雷达(比如SAR雷达)或雷达目标的散射特性在回波间变化较大的场合，这种回波相比于真实的雷达回波具有较大的误差，因此是不可采用的。在实际情形中，真实雷达目标的运动状态具有不确定性，雷达目标相对于雷达的视角、距离以及速度都处于动态变化的过程中，导致雷达目标的RCS也是动态变化的，并不能由某一个确定的时刻决定，因此如果对雷达目标的动态RCS特性进行分析更符合实际情况。

在雷达回波模拟系统中，如果直接对雷达回波幅度乘以符合起伏特性的数值直接进行计算，会使得DAC芯片端数据的输入位数具有较大的变换范围，对于一些幅度较小的回波信号很有可能就无法被识别出来。而如果在雷达中频模拟输出端添加一个可变增益放大器，虽然可以完成大动态范围的回波幅度的模拟，但是考虑到目标RCS特性服从的类型一般都是数据精度较高的模型，此方法模拟的精度有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于FPGA与 VGA的雷达回波幅度起伏特性模拟方法，解决了雷达目标回波起伏特性实时精准模拟的技术难题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于FPGA与VGA的雷达回波幅度起伏特性模拟方法，包括步骤：

步骤1)，在FPGA内部使用两个LFSR即线性反馈移位寄存器分别产生非周期的第一均匀分布随机序列、第二均匀分布随机序列；

步骤2)，对所述第一均匀分布随机序列、第二均匀分布随机序列进行Box-Muller变换得到相互独立、均值为0的第一高斯分布随机序列和第二高斯分布随机序列，然后对第一高斯分布随机序列、第二高斯分布随机序列进行数学运算行得到均匀分布、指数分布、对数正态分布、瑞利分布、莱斯分布的随机序列，数学运算方式如下：

步骤2.1)，对第一均匀分布序列进行对数运算并乘以-1/λ，得到指数分布随机序列，其中λ为任意实数；

步骤2.2)，将第一高斯分布随机序列、第二高斯分布随机序列分别加上预设的常数ucos θ、usinθ，得到均值分别为ucosθ、usinθ的第三高斯分布随机序列、第四高斯分布随机序列， u和θ为任意实数，然后对第三高斯分布随机序列、第四高斯分布随机序列分别进行平方运算后求和，并对所得求和结果求平方根，得到莱斯分布随机序列；

步骤2.3)，对第一高斯分布随机序列、第二高斯分布随机序列分别进行平方运算后求和，然后对求和结果进行平方根运算，得到瑞利分布随机序列；