CN111190152B - 一种球面多通道空间分布模拟角度的设计方法 - Google Patents

一种球面多通道空间分布模拟角度的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种球面多通道空间分布模拟角度的设计方法，包括根据所要模拟的目标距离确定以雷达多目标模拟器信号发出点为球心的球面屏位置；确定目标模拟器至球面屏上喇叭天线间通道个数N以及相邻通道间的角度，按确定的通道数量以及相邻通道间角度在球面屏上设置N个喇叭天线。本发明通过编程设置多通道的空间分布实现对角度信息的模拟，简单灵活，成本低且易于操作分析。

Description

一种球面多通道空间分布模拟角度的设计方法
技术领域
本发明属于雷达目标模拟器技术，具体为一种球面多通道空间分布模拟角度的设计方法。
背景技术
随着电子技术的发展,雷达的性能在不断的提高,研制先进的雷达是各个国家国防中最重要的任务之一。在研制雷达的过程中，需要通过多次实验来检测雷达的性能，传统方法是使用飞行器进行外场实验,提供雷达的测试数据,但这样浪费了大量资源,且不利于雷达的快速研制。
为了满足雷达在研制过程中的调试以及测试的需求，雷达目标模拟器应运而生，以实现对目标的回波进行模拟的功能，并且随着高性能的雷达不断的问世,更要求雷达目标模拟器朝着多功能、多通道、多目标的数字化中频模拟器发展。
传统目标模拟器可以模拟目标距离、速度、方位角、俯仰角等信息，普遍通过调整信号的时延模拟目标距离，通过目标的多普勒频移模拟目标速度，通过控制目标信号幅度来模拟波束指向与目标航迹之间的方位、俯仰角偏移量。距离和速度信息的模拟实现已较为成熟，但角度信息模拟的方法实现调度不够灵活，不易于实现宽角扫描，抗干扰能力有待提升。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种球面多通道空间分布模拟角度的设计方法。
实现本发明的技术解决方案为：一种球面多通道空间分布模拟角度的设计方法，具体步骤为：
根据所要模拟的目标距离确定以雷达多目标模拟器信号发出点为球心的球面屏位置；
确定目标模拟器至球面屏上喇叭天线间通道个数N以及相邻通道间的角度，按确定的通道数量以及相邻通道间角度在球面屏上设置N个喇叭天线；
优选地，确定目标模拟器至球面屏上喇叭天线间通道个数N以及相邻通道间的角度的具体方法为：
根据需要模拟的最大角度值确定目标模拟器至球面屏上喇叭天线间通道个数N，N>1；
对第i个夹角x[i]取值j从1到
Figure BDA0002382995730000021
递加，通过递归函数fun(x,f,i)确定x[i]取值，设定标记值f[j-1]初值为0，若数值j未使用，则记x[i]＝j，f[j-1]＝1，函数中调用fun(x,f,i+1)；
遍历得到全体夹角值排列，分别存入矩阵y[n][]各行，并记录排列总个数M；其中i、n初值为0，j初值为1，i、n、j均取整；
n从0递增至M-1，对y[n][]的任意连续子数组进行求和，子数组长度L≥1，得到第n组夹角取值对应的模拟角度值，将和值存入矩阵z[n][]各行中，重复值只记录一次；
对模拟角度值进行筛选，具体为：
对于矩阵z[n][]，分别计算第i行，0<i<n，取值集合中zi≤10出现的概率P(zi≤10)，取概率最大的前2N组输出至矩阵p[n][]；
对于矩阵p[n][]，分别计算第i行，0<i<n，取值集合中pi≤10的取值对应的方差ωi，取方差最小的前N组输出至矩阵q[n][]；
记录矩阵q[n][]每行中非零模拟值的个数r，输出个数r最大的前N/2组模拟值s[n][]及对应夹角值作为相邻通道间的角度。
优选地，根据需要模拟的最大角度值xmax确定总通道N的具体方法为：
设定N初值为2；
当
Figure BDA0002382995730000022
成立，N增加1，否则，N取当前值
本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明通过编程设置多通道的空间分布实现对角度信息的模拟，简单灵活，成本低且易于操作分析。
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。
附图说明
图1为球面通道分布测试示意图。
图2为通道分布选定方法流程图。
图3为实施例1结果示意图。
图4为实施例2结果示意图。
具体实施方式
一种球面多通道空间分布模拟角度的设计方法，以雷达多目标模拟器信号发出点为球心，在对应球面屏上放置着以一定方式排布的喇叭天线，雷达多目标模拟器信号输入至喇叭天线的任意两通道与天线所在球面对应球心间的夹角即目标模拟角度。通过对雷达多目标模拟器输出通道的空间分布设计，实现以尽可能少的通道获得最多的角度信息分布，完成对多个目标的角度信息模拟。具体步骤为：
根据所要模拟的目标距离确定以雷达多目标模拟器信号发出点为球心的球面屏位置。
确定目标模拟器至球面屏上喇叭天线间通道个数N以及相邻通道间的角度，按确定的通道数量以及相邻通道间角度在球面屏上设置N个喇叭天线，即：
目标模拟器至球面屏上喇叭天线间分布N个通道，N-1个非重合夹角的值可从
Figure BDA0002382995730000031
中任取，为保证通道的有效利用，夹角值不允许重复，对于全体夹角取值方案分别求出任意n个(1≤n≤N-1)相邻夹角值之和，获得可模拟的所有角度值矩阵z，并做进一步筛选得出最满足需求的通道空间分布s，具体步骤如下：
根据需要模拟的最大角度值确定目标模拟器至球面屏上喇叭天线间通道个数N，具体为：
设定N初值为2；
当
Figure BDA0002382995730000032
成立，N增加1，否则，N取当前值。
对第i个夹角x[i]取值j从1到
Figure BDA0002382995730000033
递加，通过递归函数fun(x,f,i)确定x[i]取值，设定标记值f[j-1]初值为0，若数值j未使用，则记x[i]＝j，f[j-1]＝1，函数中调用fun(x,f,i+1)；
遍历得到全体夹角值排列，分别存入矩阵y[n][]各行，并记录排列总个数M；其中i、n初值为0，j初值为1，i、n、j均取整；
n从0递增至M-1，对y[n][]的任意连续子数组进行求和，子数组长度L≥1，得到第n组夹角取值对应的模拟角度值，将和值存入矩阵z[n][]各行中，重复值只记录一次；
对模拟角度值进行筛选，具体为：
对于矩阵z[n][]，分别计算第i行，0<i<n，取值集合中zi≤10出现的概率P(zi≤10)，取概率最大的前2N组输出至矩阵p[n][]；
对于矩阵p[n][]，分别计算第i行，0<i<n，取值集合中pi≤10的取值对应的方差ωi，取方差最小的前N组输出至矩阵q[n][]；
记录矩阵q[n][]每行中非零模拟值的个数r，输出个数r最大的前N/2组模拟值s[n][]及对应夹角值作为相邻通道间的角度。
对于获得的模拟角度值s，筛选过程要求满足s中数值越小的区间内取值个数越多，同时可模拟的角度值总数越多，以保证即能对***角度分辨率进行测量，又能全面分析角度信息。
在某些实施例中，对于四通道模拟器，存在三个无重合夹角：x1,x2,x3，获得的模拟角度有x1、x2、x3、x1+x2、x2+x3、x1+x2+x3共6个数据，且数值相同的只记入一次有效值，最终有效模拟值个数M≤6，对x1,x2,x3的值按照上述流程进行筛选确定，使最终获得的模拟角度值总数最多且在较小角度值的区间内出现概率大且分布均匀。
确定目标模拟器至喇叭天线的通道空间分布后，选择多目标模拟器输出的两路目标模拟信号，并通过任意两通道进行测试，观察在角度上两目标分辨情况，通过不断调整角度范围，找到分辨两目标的临界角度，便能确定角度分辨率θ0。
本发明确定多通道的空间分布，实现对角度信息的模拟，，解决了雷达多目标模拟器难以模拟角度信息及测量角度分辨率不便的问题，方法简单灵活，成本低且易于操作分析。通过设计雷达多目标模拟器信号通道的空间分布，实现以最少的通道获得最多的角度信息分布，完成对多个目标的角度信息模拟，并便于测量***角度分辨率。
实施例1
选定***通道为5个，理论分析可知存在4个无重合夹角，最多可实现的模拟角度为10个。经过上述设计步骤的流程处理后，得到以下表3种可选布局：
编号 通道角度分布/° 可模拟的角度值/°
1 1 5 3 2 1 2 3 5 6 8 9 10 11
2 1 3 5 2 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11
3 1 3 2 5 1 2 3 4 5 6 7 10 11
针对本实施例，经过比较，显然分布方式2对于偏小数值的模拟值更多，且模拟范围更大，更满足以上要求。具体布局如图3所示。根据分布方式2完成对多个目标的角度信息模拟，并进一步测量***角度分辨率。选择多目标模拟器输出的两路目标模拟信号，如通道1和通道3，信号通过两通道进行测试，观察在角度上两目标分辨情况，不断调整输入通道，找到分辨两目标的临界角度θ0，确定角度分辨率。
实施例2
选定***通道为6个，理论分析可知存在5个无重合夹角，最多可实现的模拟角度为15个。经过上述设计步骤的流程处理后，得到以下表4种可选布局：
编号 通道角度分布/° 可模拟的角度值/°
1 13 1 5 2 9 1 2 5 6 7 8 9 11 13 14 16 17 19 21 30
2 7 1 3 2 12 1 2 3 4 5 6 7 8 11 12 13 14 17 18 25
3 12 1 3 5 2 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 13 16 21 23
4 1 3 5 2 12 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 14 19 22 23
针对本实施例，经过比较，分布方式3对于偏小数值的模拟值更多，有利于测量角分辨率，更满足以上要求。具体布局如图4所示。根据分布方式3完成对多个目标的角度信息模拟，并进一步测量***角度分辨率。选择多目标模拟器输出的两路目标模拟信号，如通道1和通道3，信号通过两通道进行测试，观察在角度上两目标分辨情况，不断调整输入通道，找到分辨两目标的临界角度θ0，确定角度分辨率。
根据上述方法可以有效地对角度信息进行模拟，也便于角度分辨率的测量，对本领域的技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种球面多通道空间分布模拟角度的设计方法，其特征在于，具体步骤为：
根据所要模拟的目标距离确定以雷达多目标模拟器信号发出点为球心的球面屏位置；
确定目标模拟器至球面屏上喇叭天线间通道个数N以及相邻通道间的角度，按确定的通道数量以及相邻通道间角度在球面屏上设置N个喇叭天线；
确定目标模拟器至球面屏上喇叭天线间通道个数N以及相邻通道间的角度的具体方法为：
根据需要模拟的最大角度值确定目标模拟器至球面屏上喇叭天线间通道个数N，N>1；
对第i个夹角x[i]取值j从1到
Figure FDA0004055286190000011
递加，通过递归函数fun(x,f,i)确定x[i]取值，设定标记值f[j-1]初值为0，若数值j未使用，则记x[i]＝j，f[j-1]＝1，函数中调用fun(x,f,i+1)；
遍历得到全体夹角值排列，分别存入矩阵y[n][]各行，并记录排列总个数M；其中i、n初值为0，j初值为1，i、n、j均取整；
n从0递增至M-1，对y[n][]的任意连续子数组进行求和，子数组长度L≥1，得到第n组夹角取值对应的模拟角度值，将和值存入矩阵z[n][]各行中，重复值只记录一次；
对模拟角度值进行筛选，具体为：
对于矩阵z[n][]，分别计算第i行，0<i<n，取值集合中zi≤10出现的概率P(zi≤10)，取概率最大的前2N组输出至矩阵p[n][]；
对于矩阵p[n][]，分别计算第i行，0<i<n，取值集合中pi≤10的取值对应的方差ωi，取方差最小的前N组输出至矩阵q[n][]；
记录矩阵q[n][]每行中非零模拟值的个数r，输出个数r最大的前N/2组模拟值s[n][]及对应夹角值作为相邻通道间的角度；
根据需要模拟的最大角度值xmax确定总通道N的具体方法为：
设定N初值为2；
当
Figure FDA0004055286190000021
成立，N增加1，否则，N取当前值。
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