一种基于仿真技术的雷达抗干扰性检测优化系统及方法与流程

1.本发明涉及电子对抗领域技术领域，具体为一种基于仿真技术的雷达抗干扰性检测优化系统及方法。


背景技术：

2.目前国内电子对抗领域的科研或教学单位，在使用雷达模拟器或小型雷达进行抗干扰算法的研究和教学时，设备在应用于算法验证研究的过程中需与一台干扰机配合，设备产生雷达信号，辐射到空间中去，配合的干扰机接收该雷达信号后，产生一定样式的干扰信号，通过辐射的方式发回给设备；干扰信号从接收机进入设备，通过数字处理的方式实现干扰效果的产生，并展示在显示控制端的屏幕上；
3.其中，算法验证人员对dsp程序进行修改后，增加抗干扰算法，需要经过长时间的编译再烧写到dsp电路中，再用新的处理程序对干扰机的干扰信号进行处理，这时新的干扰效果会展示在显示控制端的桌面上；通过对比抗干扰算法增加前后的显控界面干扰效果，判断抗干扰措施的有效性，从而实现对抗干扰算法的效能验证；但是，在上述应用中，暴露出以下几个问题：第一，雷达模拟器或小型雷达需要与干扰设备配合，自身无法实现雷达信号产生、干扰、抗干扰的闭环；第二，干扰算法编译、烧写时间长，无法对修改的参数进行实时验证，算法验证效率低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于仿真技术的雷达抗干扰性检测优化系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于仿真技术的雷达抗干扰性检测优化系统，检测优化系统包括显示控制模块、雷达信号产生模块、雷达干扰信号处理模块、雷达信号接收模块、雷达信号处理模块、显示模块、检测优化模块；
6.显示控制模块，用于控制雷达信号产生模块产生模拟的第一雷达信号；获取第一雷达信号的各项信号参数，并发送给雷达信号产生模块；用于控制雷达干扰信号处理模块产生欺骗干扰信号或压制干扰信号；
7.雷达信号产生模块，用于接收显示控制模块中发出的指令，根据指令生成模拟的第一雷达信号，第一雷达信号包括常规的雷达信号和各种抗干扰样式的雷达信号；用于根据显示控制模块发送的第一雷达信号的各项信号参数信息对第一雷达信号与可变本振进行混频处理得到第二雷达信号，雷达信号产生模块将第二雷达信号作为最终的模拟雷达信号传输至雷达干扰信号处理模块和雷达信号接收模块中；
8.雷达干扰信号处理模块，用于接收模拟雷达信号和显示控制模块中发出的指令，根据指令和模拟雷达信号对模拟雷达信号进行干扰叠加，生成干扰信号，发送干扰信号至雷达信号接收模块；
9.雷达信号接收模块，用于接收干扰信号和模拟雷达信号，对干扰信号和模拟雷达
信号进行处理转换成iq数据，将iq数据发送至雷达信号处理模块中；
10.雷达信号处理模块，用于接收显示控制模块中发出的指令和雷达信号处理模块中的iq数据，根据指令对iq数据进行数字化处理；
11.显示模块，用于接收雷达信号处理模块中的数据，对模拟雷达信号的抗干扰效果通过模拟的雷达p型显示器上进行显示展示；
12.检测优化模块，用于接收雷达信号处理模块和显示模块中的数据，利用不同的新干扰信号分别对不同的抗干扰算法进行抗干扰性检验，同时完成对抗干扰算法程序的优化。
13.进一步的，雷达干扰信号处理模块包括信号转发数字电路、干扰产生数字电路、信号接收数字电路；将雷达信号产生模块数字电路和信号转发数字电路和干扰产生数字电路，采用传统电路设计中用到的主要ic，以裸片形式集成在陶瓷基板上整体封装生成数字板1，数字板1负责系统中所有信号产生类工作；
14.将雷达信号接收系统的数字电路和雷达干扰信号处理模块中的信号接收数字电路，采用传统电路设计中用到的主要ic，以裸片形式集成在陶瓷基板上整体封装生成数字板2，数字板2负责系统中所有信号接收类工作；
15.应用了sip技术，而不是传统的将封装号的ic贴装在pcb板上，sip技术可以有效地减小体积；且陶瓷基板地导热能力远优于pcb板，散热问题也随之解决；集成后整体封装，电路与电路之间均有较好的屏蔽效果，相较单独封装的传统pcb电路，电磁兼容问题有较大改善。
16.进一步的，系统中引入了四个射频开关，四个射频开关包括射频开关1、射频开关2、射频开关3、射频开关4；将四个射频开关通过数字电路进行控制，射频开关控制时序与雷达信号发射时序、干扰信号发射时序之间存在关联顺序；
17.关联顺序为：雷达信号发射时序优先于射频开关1的控制时序；射频开关1的控制时序优先于射频开关2的控制时序；射频开关2的控制时序优先于干扰信号发射时序；干扰信号发射时序优先于射频开关3的控制时序；射频开关3的控制时序优先于射频开关4的控制时序；
18.在系统中，雷达信号产生模块中产生的雷达信号需依次经过射频开关1和射频开关2后，再传输至雷达干扰信号处理模块中进行干扰叠加处理，生成干扰信号；干扰信号产生的干扰回波信号需依次经过射频开关3和射频开关4后，再被雷达信号接收模块接收；
19.因为在接收隔离度较差时，往往会出现信号误接收的情况，这将导致雷达干扰处理模块基于自身发出的干扰信号产生新的干扰信号，雷达接收系统仅接收了雷达信号而不是干扰回波信号，并以此产生分析结果进行展示，将4个射频开关通过数字电路进行控制，控制时序与雷达信号发射时序和干扰信号发射时序存在时序关联即可解决上述问题。
20.进一步的，将雷达信号产生模块、雷达干扰信号处理模块、雷达信号接收模块、雷达信号处理模块电路中的微波变频电路全部集成在一起汇成微波模块；
21.在微波模块电路中采用同一只晶振为数字板1、数字板2、各变频本振提供时钟源，保证整个系统信号的相参性。
22.进一步的，在检测优化模块中计算不同抗干扰算法对不同干扰信号产生的抗干扰性效应数据的过程包括：
23.s1：获取每一次雷达信号产生模块中生成的模拟雷达信号的信号参数信息s1、干扰信号作用后的模拟雷达信号的信号参数信息s2、抗干扰算法作用后的模拟雷达信号的信号参数信息s3；分别从s1、s2、s3中对模拟雷达信号对应的性能指标数据集{[a1，ba1]，[a2，ba2]，
…
[aj，baj]}进行提取；其中，a1、a2、
…
、aj分别表示第1、2、
…
、j项性能指标，bai表示与a1、a2、
…
、aj对应的具体数值；性能指标包括最大作用距离、接收信噪比、测量精度、工作频率；
[0024]
s2：记从s1、s2、s3提取到的性能指标数据集分别为数据集分别为
[0025]
s3：获取与之间的区别性能指标项集a1，a2，
…
，an分别表示s1与s2之间出现的第1，2，
…
，n个区别性能指标项；获取各区别性能指标之间的偏差值集ba1，ba2，
…
ban分别表示在s1与s2中出现的第1，2，
…
，n个区别性能指标项之间的偏差值；
[0026]
s4：获取与之间的区别性能指标项集a1，a2，
…
，an分别表示s2与s3之间出现的第1，2，
…
，n个区别性能指标项；获取各区别性能指标之间的偏差值集ba1，ba2，
…
ban分别表示在s2与s3中出现的第1，2，
…
，n个区别性能指标项之间的偏差值；
[0027]
s5：计算得到区别性能指标集合{a
x
}；x∈(1，2，
…
，n)；分别获取区别性能指标集合{a
x
}内各区别性能指标在内对应的偏差值和在内对应的偏差值，分别计算与区别性能指标集合{a
x
}内各区别性能指标对应的效应值将区别性能指标集合{a
x
}内各区别性指标与各自对应的效应值之间建立若干链接对；提取对应的抗干扰算法，将若干链接对作为抗干扰算法对此时干扰信号的抗干扰性效应数据；
[0028]
对模拟雷达信号在原始状态、干扰作用状态、抗干扰作用状态下的性能指标转变特征进行分析处理，得到能体现抗干扰算法抗干扰性效果的各抗干扰性效应数据，是为了后续对抗干扰算法的抗干扰性提供数据支撑。
[0029]
进一步的，在检测优化模块中完成对抗干扰算法程序的优化过程包括：
[0030]
ss1：分别对每一次抗干扰算法进行完整处理程序的提取，分别将对应不同抗干扰措施的子处理程序从完整处理程序中解析出来，得到每一次历史记录对应的抗干扰算法的子处理程序集合p＝{p1，p2，
…
，pk}，同时得到与子处理程序集合p＝{p1，p2，
…
，pk}内各子处理程序对应的各抗干扰措施汇成的集合u＝{u1，u2，
…
，uk}，其中，p1、p2、
…
、pk分别表示在每一个抗干扰算法对应的完整处理程序中的第1、2、
…
、k个子处理程序；u1、u2、
…
、uk分别表示与p1、p2、
…
、pk对应的抗干扰措施；将会引起抗干扰性效应数据发生波动的抗干扰措施与抗
干扰性效应数据之间建立关联关系，同时将与抗干扰措施存在对应关系的子处理程序与抗干扰性效应数据之间建立关联关系；
[0031]
ss2：不断的用新的处理程序对干扰信号进行处理得到不同的新干扰信号，产生不同的新干扰效果；通过对比每一个抗干扰算法增加前后的显控界面干扰效果，且基于此时抗干扰算法对此时新干扰信号产生的各抗干扰性效应数据对每一个抗干扰算法进行干扰性检验。
[0032]
进一步的，在检测优化模块中，若某个抗干扰算法对某个新干扰信号产生的某些抗干扰性效应数据低于效应阈值时，显示干扰性检验异常，在抗干扰算法中对与低于效应阈值的抗干扰性效应数据存在关联关系的子处理程序进行定位，提醒科研人员对子处理程序进行程序优化。
[0033]
与上述系统相匹配的一种基于仿真技术的雷达抗干扰性检测优化方法，方法包括：
[0034]
步骤s100：产生模拟雷达信号，对模拟雷达信号进行干扰叠加生成数字域的欺骗性或噪声性的干扰信号，并对模拟雷达信号和干扰信号进行数字化处理；
[0035]
步骤s200：在模拟的雷达p型显示器上显示雷达模拟目标和模拟干扰信号对雷达的干扰效果；
[0036]
步骤s300：设置抗干扰算法接口，教研人员可通过抗干扰算法接口接入不同的抗干扰算法；不断的用新的处理程序对干扰信号进行处理得到不同的新干扰信号，产生不同的新干扰效果；通过对比每一个抗干扰算法增加前后的显控界面干扰效果，且基于此时抗干扰算法对此时新干扰信号产生的各抗干扰性效应数据对每一个抗干扰算法进行干扰性检验；
[0037]
步骤s400：当显示干扰性检验异常时，在抗干扰算法中对与低于效应阈值的抗干扰性效应数据存在关联关系的子处理程序进行定位，提醒科研人员对子处理程序进行程序优化。
[0038]
进一步的，判定干扰性检验异常的过程包括：
[0039]
步骤s401：计算不同抗干扰算法对不同干扰信号产生的抗干扰性效应数据；
[0040]
步骤s402：当与抗干扰算法对应的各抗干扰性效应数据中出现低于效应阈值的抗干扰性效应数据时，判定抗干扰算法的干扰性检验异常。
[0041]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明为实现雷达信号产生、干扰、抗干扰这三个动作的闭环，创新性地将具备雷达信号产生、雷达信号接收和雷达干扰功能的模块集成在一起，且通过引入射频开关加时序控制的软硬结合方式，解决了功能电路模块集成时产生的两路发射和两路接收集成在同一个微波模块产生的收发隔离问题；本发明还对模拟雷达信号在原始状态、干扰作用状态、抗干扰作用状态下的性能指标转变特征进行分析处理，得到了能体现抗干扰算法抗干扰性效果的各抗干扰性效应数据，实现了对抗干扰信号的验证以及对抗干扰算法中需进行优化的程序定位，提高了检测效率和程序优化精度。
附图说明
[0042]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实
施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0043]
图1是本发明一种基于仿真技术的雷达抗干扰性检测优化系统的结构示意图；
[0044]
图2是本发明一种基于仿真技术的雷达抗干扰性检测优化方法的流程示意图；
[0045]
图3是本发明一种基于仿真技术的雷达抗干扰性检测优化系统的实施例图一；
[0046]
图4是本发明一种基于仿真技术的雷达抗干扰性检测优化系统的实施例图二。
具体实施方式
[0047]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048]
请参阅图1-图4，本发明提供技术方案：一种基于仿真技术的雷达抗干扰性检测优化系统，检测优化系统包括显示控制模块、雷达信号产生模块、雷达干扰信号处理模块、雷达信号接收模块、雷达信号处理模块、显示模块、检测优化模块；
[0049]
显示控制模块，用于控制雷达信号产生模块产生模拟的第一雷达信号；获取第一雷达信号的各项信号参数，并发送给雷达信号产生模块；用于控制雷达干扰信号处理模块产生欺骗干扰信号或压制干扰信号；
[0050]
雷达信号产生模块，用于接收显示控制模块中发出的指令，根据指令生成模拟的第一雷达信号，第一雷达信号包括常规的雷达信号和各种抗干扰样式的雷达信号；用于根据显示控制模块发送的第一雷达信号的各项信号参数信息对第一雷达信号与可变本振进行混频处理得到第二雷达信号，雷达信号产生模块将第二雷达信号作为最终的模拟雷达信号传输至雷达干扰信号处理模块和雷达信号接收模块中；
[0051]
雷达干扰信号处理模块，用于接收模拟雷达信号和显示控制模块中发出的指令，根据指令和模拟雷达信号对模拟雷达信号进行干扰叠加，生成干扰信号，发送干扰信号至雷达信号接收模块；
[0052]
雷达信号接收模块，用于接收干扰信号和模拟雷达信号，对干扰信号和模拟雷达信号进行处理转换成iq数据，将iq数据发送至雷达信号处理模块中；
[0053]
雷达信号处理模块，用于接收显示控制模块中发出的指令和雷达信号处理模块中的iq数据，根据指令对iq数据进行数字化处理；
[0054]
显示模块，用于接收雷达信号处理模块中的数据，对模拟雷达信号的抗干扰效果通过模拟的雷达p型显示器上进行显示展示；
[0055]
检测优化模块，用于接收雷达信号处理模块和显示模块中的数据，利用不同的新干扰信号分别对不同的抗干扰算法进行抗干扰性检验，同时完成对抗干扰算法程序的优化。
[0056]
其中，雷达干扰信号处理模块包括信号转发数字电路、干扰产生数字电路、信号接收数字电路；如图4所示，将雷达信号产生模块数字电路和信号转发数字电路和干扰产生数字电路，采用传统电路设计中用到的主要ic，以裸片形式集成在陶瓷基板上整体封装生成数字板1，数字板1负责系统中所有信号产生类工作；
[0057]
将雷达信号接收系统的数字电路和雷达干扰信号处理模块中的信号接收数字电
路，采用传统电路设计中用到的主要ic，以裸片形式集成在陶瓷基板上整体封装生成数字板2，数字板2负责系统中所有信号接收类工作；
[0058]
数字板1上的雷达信号产生模块的数字电路，采用直接数字合成的方式，产生模拟雷达基带信号，带宽可达1ghz；数字板2的雷达干扰信号处理模块的信号接收数字电路，对雷达中频信号进行数字化采集，采集后的数字化信号，经xmc接口传输到数字版1上的雷达干扰模块的干扰产生数字电路，对信号进行储频延时、叠加干扰信号后，产生模拟的雷达干扰回波信号；
[0059]
数字板2上的雷达接收模块数字电路对干扰回波信号进行接收，通过adc芯片进行数字化采集，并将采集到的信号转换成iq数据，并通过光纤以1gb/s的速度，传输到信号处理计算机；
[0060]
其中，将雷达信号产生模块、雷达干扰信号处理模块、雷达信号接收模块、雷达信号处理模块电路中的微波变频电路全部集成在一起汇成微波模块；
[0061]
在微波模块电路中采用同一只晶振为数字板1、数字板2、各变频本振提供时钟源，保证整个系统信号的相参性；
[0062]
在本实施例中，数字板1选用两片可编程xilinx xc7k325t-2ffg900i fpga芯片，结合两片ad9129dac芯片，实现最高回放率可达2.8gsps，回放精度14bit；数字板2选用两片可编程xilinx xc7k325t-2ffg900i fpga芯片，结合两片adc12d1600芯片，实现采样最高交织采样率可达2.8gsps或双路采样率1.6gsps.两块数字版间采用xmc连接器连接，通过高速spi接口实现板件通信；
[0063]
其中，系统中引入了四个射频开关，四个射频开关包括射频开关1、射频开关2、射频开关3、射频开关4；将四个射频开关通过数字电路进行控制，射频开关控制时序与雷达信号发射时序、干扰信号发射时序之间存在关联顺序；
[0064]
关联顺序为：雷达信号发射时序优先于射频开关1的控制时序；射频开关1的控制时序优先于射频开关2的控制时序；射频开关2的控制时序优先于干扰信号发射时序；干扰信号发射时序优先于射频开关3的控制时序；射频开关3的控制时序优先于射频开关4的控制时序；
[0065]
如图3所示，在系统中，雷达信号产生模块中产生的雷达信号需依次经过射频开关1和射频开关2后，再传输至雷达干扰信号处理模块中进行干扰叠加处理，生成干扰信号；干扰信号产生的干扰回波信号需依次经过射频开关3和射频开关4后，再被雷达信号接收模块接收。
[0066]
其中，在检测优化模块中计算不同抗干扰算法对不同干扰信号产生的抗干扰性效应数据的过程包括：
[0067]
s1：获取每一次雷达信号产生模块中生成的模拟雷达信号的信号参数信息s1、干扰信号作用后的模拟雷达信号的信号参数信息s2、抗干扰算法作用后的模拟雷达信号的信号参数信息s3；分别从s1、s2、s3中对模拟雷达信号对应的性能指标数据集{[a1，ba1]，[a2，ba2]，
…
[aj，baj]}进行提取；其中，a1、a2、
…
、aj分别表示第1、2、
…
、j项性能指标，bai表示与a1、a2、
…
、aj对应的具体数值；性能指标包括最大作用距离、接收信噪比、测量精度、工作频率；
[0068]
s2：记从s1、s2、s3提取到的性能指标数据集分别为数据集分别为获取与之间的区别性能指标项集a1，a2，
…
，an分别表示s1与s2之间出现的第1，2，
…
，n个区别性能指标项；获取各区别性能指标之间的偏差值集ba1，ba2，
…
ban分别表示在s1与s2中出现的第1，2，
…
，n个区别性能指标项之间的偏差值；
[0069]
s3：获取与之间的区别性能指标项集a1，a2，
…
，an分别表示s2与s3之间出现的第1，2，
…
，n个区别性能指标项；获取各区别性能指标之间的偏差值集ba1，ba2，
…
ban分别表示在s2与s3中出现的第1，2，
…
，n个区别性能指标项之间的偏差值；
[0070]
s4：计算得到区别性能指标集合{a
x
}；x∈(1，2，
…
，n)；分别获取区别性能指标集合{a
x
}内各区别性能指标在内对应的偏差值和在内对应的偏差值，分别计算与区别性能指标集合{a
x
}内各区别性能指标对应的效应值将区别性能指标集合{a
x
}内各区别性指标与各自对应的效应值之间建立若干链接对；提取对应的抗干扰算法，将若干链接对作为抗干扰算法对此时干扰信号的抗干扰性效应数据。
[0071]
其中，在检测优化模块中完成对抗干扰算法程序的优化过程包括：
[0072]
ss1：分别对每一次抗干扰算法进行完整处理程序的提取，分别将对应不同抗干扰措施的子处理程序从完整处理程序中解析出来，得到每一次历史记录对应的抗干扰算法的子处理程序集合p＝{p1，p2，
…
，pk}，同时得到与子处理程序集合p＝{p1，p2，
…
，pk}内各子处理程序对应的各抗干扰措施汇成的集合u＝{u1，u2，
…
，uk}，其中，p1、p2、
…
、pk分别表示在每一个抗干扰算法对应的完整处理程序中的第1、2、
…
、k个子处理程序；u1、u2、
…
、uk分别表示与p1、p2、
…
、pk对应的抗干扰措施；将会引起抗干扰性效应数据发生波动的抗干扰措施与抗干扰性效应数据之间建立关联关系，同时将与抗干扰措施存在对应关系的子处理程序与抗干扰性效应数据之间建立关联关系；
[0073]
ss2：不断的用新的处理程序对干扰信号进行处理得到不同的新干扰信号，产生不同的新干扰效果；通过对比每一个抗干扰算法增加前后的显控界面干扰效果，且基于此时抗干扰算法对此时新干扰信号产生的各抗干扰性效应数据对每一个抗干扰算法进行干扰性检验。
[0074]
其中，在检测优化模块中，若某个抗干扰算法对某个新干扰信号产生的某些抗干扰性效应数据低于效应阈值时，显示干扰性检验异常，在抗干扰算法中对与低于效应阈值的抗干扰性效应数据存在关联关系的子处理程序进行定位，提醒科研人员对子处理程序进
行程序优化。
[0075]
和上述系统相匹配的一种基于仿真技术的雷达抗干扰性检测优化系方法包括：
[0076]
步骤s100：产生模拟雷达信号，对模拟雷达信号进行干扰叠加生成数字域的欺骗性或噪声性的干扰信号，并对模拟雷达信号和干扰信号进行数字化处理；
[0077]
步骤s200：在模拟的雷达p型显示器上显示雷达模拟目标和模拟干扰信号对雷达的干扰效果；
[0078]
步骤s300：设置抗干扰算法接口，教研人员可通过抗干扰算法接口接入不同的抗干扰算法；不断的用新的处理程序对干扰信号进行处理得到不同的新干扰信号，产生不同的新干扰效果；通过对比每一个抗干扰算法增加前后的显控界面干扰效果，且基于此时抗干扰算法对此时新干扰信号产生的各抗干扰性效应数据对每一个抗干扰算法进行干扰性检验；
[0079]
步骤s400：当显示干扰性检验异常时，在抗干扰算法中对与低于效应阈值的抗干扰性效应数据存在关联关系的子处理程序进行定位，提醒科研人员对子处理程序进行程序优化。
[0080]
其中，判定干扰性检验异常的过程包括：
[0081]
步骤s401：计算不同抗干扰算法对不同干扰信号产生的抗干扰性效应数据；
[0082]
步骤s402：当与抗干扰算法对应的各抗干扰性效应数据中出现低于效应阈值的抗干扰性效应数据时，判定抗干扰算法的干扰性检验异常。
[0083]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0084]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。