基于DRFM的欺騙干擾與雷達目標模擬實(shí)現

引言

在雷達的測試系統中，常常需要模擬日標回波；同時(shí)，為了測試雷達的抗干擾特性，還需要產(chǎn)生欺騙干擾的信號。DRFM(數字射頻存儲器)由于可以高保真的存儲和復制采樣信號，測試系統不僅可以產(chǎn)生多個(gè)假目標，還可以產(chǎn)生距離拖引干擾和速度拖引干擾。

1 系統組成及原理

雷達的測試系統需要模擬目標的航跡。對于高速運動(dòng)的目標，其控制系統需實(shí)時(shí)計算控制參數，供功能塊使用。因DSP(數字信號處理器)芯片采用的是哈佛結構的并行體系結構，具有獨立的數據存儲空間和程序存儲空間，它的數據和程序分別存儲在不同的存儲器之中。采用TI公司的DSP處理芯片，其中TMS320C2000系列是面向控制型的處理芯片，也有較強的計算能力，以適應快速數字信號處理運算的要求，比較適合本系統使用，可以實(shí)時(shí)計算下載控制參數，供功能塊使用。

測試系統包括以下幾部分：

a) 系統通過(guò)天線(xiàn)接受雷達信號，經(jīng)混頻成中頻后，通過(guò)DRFM采集中頻雷達脈沖信號，并把采集數據存儲在存儲器中供讀取。

b) DSP根據主控計算機提供的命令和干擾參數，實(shí)時(shí)計算每一個(gè)更新時(shí)刻計算出相應的目標時(shí)延和多譜勒頻移，并把數據存入相應的鎖存器中。

c) 可編程脈沖延時(shí)電路根據DSP提供的參數，對雷達視頻脈沖進(jìn)行相應的延時(shí)，產(chǎn)生DRFM的數據釋放信號，控制DRFM的D／A轉換器工作，產(chǎn)生中頻脈沖信號，從而實(shí)現距離拖引干擾。

d) DDS(直接數字頻率合成器)模塊根據DSP提供的參數，產(chǎn)生相應的多普勒頻移信號，經(jīng)混頻電路處理后，實(shí)現速度拖引干擾或目標速度模擬。

e) 根據假目標的運動(dòng)軌跡，DSP實(shí)時(shí)計算出假目標的距離引起的功率衰減，控制輸出電調衰減器，實(shí)現假目標的距離欺騙。

目標模擬與欺騙干擾系統組成框圖如圖1所示。

2 對DRFM的控制

DRFM讀取時(shí)延的數據更新并不需要每個(gè)雷達脈沖都更新，這是由目標的運動(dòng)速度決定的，一般2 ms更新一次就夠了。

可編程延遲電路的延時(shí)時(shí)間由DSP控制，以接收到的雷達視頻脈沖為起始點(diǎn)，計算延時(shí)參數，延時(shí)脈沖的個(gè)數也是可控的，這樣可以控制產(chǎn)生多個(gè)假目標或多個(gè)欺騙干擾信號。

因DRFM可以反復復制存儲的信號，可以用一路來(lái)實(shí)現多個(gè)模擬目標或欺騙干擾，為了設計的靈活性，用FPGA(現場(chǎng)可編程門(mén)陣列)設計一個(gè)有使能端的可設置延時(shí)時(shí)間和脈沖個(gè)數的脈沖延時(shí)電路，可以在FPGA中根據需要設計多個(gè)單脈沖延時(shí)電路，然后將這些脈沖相加，得到延時(shí)獨立設置的脈沖，模擬獨立運動(dòng)的目標軌跡。這樣，只用一個(gè)通道就可以同時(shí)實(shí)現目標模擬與欺騙干擾、多目標模擬或多個(gè)欺騙干擾信號。對DRFM的控制時(shí)序見(jiàn)圖2。

3 對DDS的控制

當一個(gè)通道只有一個(gè)目標需要模擬時(shí)，只需要將計算好的多普勒頻移參數送入鎖存器即可。但常常需要模擬多個(gè)目標或需要模擬一個(gè)目標及與它相應的欺騙干擾，這時(shí)采取每計算一個(gè)參數送入鎖存器的方法來(lái)控制就可能來(lái)不及了。DSP計算好需要模擬的多個(gè)目標的距離和多普勒頻移后，將多普勒頻移參數按模擬目標相對雷達信號距離由近到遠的次序存入RAM中，由于DDS從置數到工作穩定需要時(shí)間，以雷達同步脈沖來(lái)送出第1個(gè)控制參數，其他的在每個(gè)脈沖的后沿來(lái)更新參數。對于頻率捷變雷達來(lái)說(shuō)，多普勒頻移與頻率相關(guān)，如采取測量到雷達頻率再計算的方式，當模擬的目標與測試系統較近時(shí)，實(shí)時(shí)更新時(shí)間來(lái)不及，由于目標運動(dòng)的速度不快，參數更新時(shí)間，采取預先計算多普勒頻移并下載到存儲器中，以頻率做存儲器讀出時(shí)的地址，頻率捷變時(shí)可以實(shí)時(shí)查表得到該時(shí)刻該頻率的多普勒頻移。電路原理見(jiàn)圖3。在模擬距離遠近的功率變化時(shí)控制電路與此相似，因與頻率無(wú)關(guān)，電路比控制多普勒頻移的電路簡(jiǎn)單，不再詳述。

4 多通道的實(shí)現

通過(guò)一個(gè)通道來(lái)實(shí)現多個(gè)模擬目標或欺騙干擾，將減少設備量，降低系統的成本，但當兩個(gè)目標距離較近、速度不同時(shí)，以及模擬目標數較多時(shí)，一個(gè)通道將難以實(shí)現。這時(shí)可以通過(guò)增加通道來(lái)實(shí)現。由于與主控計算機是通過(guò)串口通信，這樣，帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題，即如何簡(jiǎn)單實(shí)現兩個(gè)通道間的信號同步。

下面以?xún)蓚€(gè)通道(一個(gè)通道用做模擬目標，另一個(gè)通道用做相應的欺騙干擾)為例介紹通道問(wèn)同步的實(shí)現。將模擬目標的運動(dòng)參數下載到主模擬通道，而作欺騙干擾的通道，計算機需要將目標參數和干擾參數一起下載，DSP計算時(shí)，以接收到的雷達視頻脈沖為參考值，計算出干擾更新時(shí)刻的距離和速度。由于這樣起始點(diǎn)的時(shí)刻未知，每個(gè)DSP獨自更新，將難以保證欺騙干擾和模擬目標時(shí)間的一致性，可以采取以主通道DSP為主，更新數據時(shí)發(fā)出中斷信號，另一個(gè)接收到更新中斷后更新數據，為了保證各數據更新的同時(shí)性，采取兩次鎖存，接收到的雷達視頻脈沖產(chǎn)生同步脈沖對數據進(jìn)行鎖存。程序流程如圖4所示。

5 結束語(yǔ)

本文介紹了單個(gè)通道多目標模擬時(shí)對多普勒頻移參數的實(shí)時(shí)控制方法，以及多個(gè)通道模擬多個(gè)信號時(shí)的實(shí)時(shí)控制方法，提出了信號間同步的解決方法。雖然采用單個(gè)通道做多目標模擬時(shí)，模擬距離接近而速度不同的目標存在局限性，但控制電路簡(jiǎn)單有效，工作穩定，設備成本低，具有實(shí)用的價(jià)值。在雷達目標模擬與干擾產(chǎn)生的設備上得到了廣泛應用。