本發(fā)明屬于電子通信，主要涉及的是一種基于脈沖多通道動態(tài)分配的射頻仿真復(fù)雜電磁信號產(chǎn)生裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、雷達(dá)偵察設(shè)備主要用于在復(fù)雜電磁環(huán)境下快速、準(zhǔn)確獲取各種威脅信號參數(shù)。傳統(tǒng)雷達(dá)偵察設(shè)備外場試驗(yàn)一般采用實(shí)際設(shè)備構(gòu)建電磁環(huán)境，具有可信度高、數(shù)據(jù)真實(shí)等明顯優(yōu)勢，但是為了提高環(huán)境構(gòu)建的逼真度和復(fù)雜度，需要投入大量的設(shè)備，帶來組織難度大、耗費(fèi)成本高等一系列問題。利用內(nèi)場射頻仿真技術(shù)可以靈活構(gòu)建電磁信號環(huán)境，且具有試驗(yàn)成本低、重復(fù)性好、樣本量大等優(yōu)勢，在雷達(dá)偵察設(shè)備試驗(yàn)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

2、分選識別能力是雷達(dá)偵察設(shè)備的重要性能之一，利用射頻仿真手段開展信號分選識別試驗(yàn)時(shí)，需要模擬多部威脅輻射源、多部背景輻射源信號來構(gòu)建復(fù)雜電磁信號環(huán)境，以檢驗(yàn)雷達(dá)偵察設(shè)備在高密度、多目標(biāo)情況下的偵察能力。因此，要求射頻仿真系統(tǒng)具備多輻射源構(gòu)成的復(fù)雜電磁環(huán)境模擬能力。

3、射頻仿真系統(tǒng)一般由微波暗室、信號模擬器、天線陣列等主要部分組成，天線陣列負(fù)責(zé)將信號模擬器產(chǎn)生的輻射源信號在指定位置輻射至微波暗室內(nèi)，形成時(shí)域、頻域、空域、能量域等多維變化的復(fù)雜電磁信號環(huán)境。其中，信號模擬器負(fù)責(zé)生成所需模擬的輻射源信號，天線陣列饋電通道負(fù)責(zé)對輻射源信號的幅度、相位、輻射位置等進(jìn)行調(diào)制。

4、通過獨(dú)立的天線陣列饋電通道將信號模擬器產(chǎn)生的單個(gè)輻射源信號進(jìn)行調(diào)制，是目前射頻仿真通常采用的方法，即一個(gè)射頻通道只產(chǎn)生一部輻射源信號，該方法實(shí)現(xiàn)邏輯相對簡單，對信號模擬器的實(shí)時(shí)解算能力要求也不高，能夠滿足場景單一的設(shè)備性能驗(yàn)證測試，但難以滿足多輻射源、高密度的復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建需求。另外有研究通過脈沖排序?qū)崿F(xiàn)一個(gè)通道產(chǎn)生多部輻射源的方法，但每部輻射源都是在固定的射頻通道產(chǎn)生，如果不同輻射源脈沖信號有時(shí)間重疊就會丟棄，當(dāng)需要模擬的信號脈沖密度較高時(shí)，會產(chǎn)生很高的脈沖丟失率，從而導(dǎo)致所模擬的復(fù)雜電磁環(huán)境有偏差。

5、通過增射頻電通道數(shù)量提高射頻仿真信號模擬復(fù)雜度是目前通常采用的方法，該方法通過擴(kuò)大饋電通道硬件規(guī)模，增加信號傳輸通道數(shù)量來提高輻射源模擬數(shù)量，進(jìn)而提高信號環(huán)境的模擬復(fù)雜程度。但是饋電通道中的微波器件數(shù)量大、價(jià)格高，通過簡單疊加，一方面成本高昂，且能力提高有限，費(fèi)效比較低；另一方面，當(dāng)通道數(shù)量增加后，不同通道間的器件一致性控制將直接帶來幅相一致性控制難度增大，影響信號模擬的質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述的不足，本發(fā)明提供了一種基于脈沖多通道動態(tài)分配的射頻仿真復(fù)雜電磁信號產(chǎn)生裝置及方法。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：

3、一種基于脈沖多通道動態(tài)分配的射頻仿真復(fù)雜電磁信號產(chǎn)生裝置，包括輻射源信號模擬單元和天線陣列饋電通道單元；

4、所述輻射源信號模擬單元包括：高性能服務(wù)器、多個(gè)基帶產(chǎn)生模塊和多個(gè)上變頻模塊，所述高性能服務(wù)器根據(jù)時(shí)空關(guān)系解算復(fù)雜電磁環(huán)境脈沖序列，并完成脈沖級的通道動態(tài)分配與通道內(nèi)脈沖排序，將分配好的脈沖描述字傳輸給相應(yīng)通道的基帶產(chǎn)生模塊，基帶產(chǎn)生模塊根據(jù)接收到的脈沖描述字序列產(chǎn)生基帶信號，并由上變頻模塊對基帶信號進(jìn)行頻率搬移產(chǎn)生射頻輻射源信號；

5、所述天線陣列饋電通道單元包括多個(gè)饋電通道；

6、所述饋電通道包括：移相器、衰減器、功率放大器和電子開關(guān)，饋電通道用于接收輻射源信號模擬單元輸出的射頻輻射源信號，完成射頻輻射源信號的幅相調(diào)制、功率放大和位置控制，并將射頻輻射源信號在系統(tǒng)解算的天線陣列單元輻射出去；

7、所述輻射源信號模擬單元的射頻通道與天線陣列饋電通道單元的饋電通道一一對應(yīng)。

8、所述輻射源信號模擬單元與天線陣列饋電通道單元之間的射頻接口采用標(biāo)準(zhǔn)sma接口，數(shù)字接口采用光纖接口。

9、所述高性能服務(wù)器與基帶產(chǎn)生模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)pcie接口，基帶產(chǎn)生模塊與上變頻模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)sma接口。

10、所述天線陣列饋電通道單元中的移相器、衰減器、功率放大器和電子開關(guān)之間均采用標(biāo)準(zhǔn)sma接口。

11、一種基于脈沖多通道動態(tài)分配的射頻仿真復(fù)雜電磁信號產(chǎn)生方法，包括射頻仿真復(fù)雜電磁信號產(chǎn)生裝置，具體包括如下步驟：

12、1）通過設(shè)置合理的輻射源優(yōu)先級策略，確定復(fù)雜環(huán)境中輻射源優(yōu)先級，降低排序復(fù)雜度；

13、2）在每個(gè)仿真幀周期中，根據(jù)時(shí)空關(guān)系解算每部輻射源的脈沖序列，并根據(jù)脈沖到達(dá)時(shí)間與脈沖寬度對每個(gè)脈沖信號在系統(tǒng)可用通道中進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)分配；

14、3）采用遞歸排序算法對各個(gè)通道應(yīng)輸出的脈沖序列進(jìn)行排序輸出；每個(gè)通道的基帶產(chǎn)生模塊據(jù)此生成射頻輻射源信號，經(jīng)上變頻模塊后送天線陣列饋電通道單元；

15、4）天線陣列饋電通道單元對應(yīng)的饋電通道對分配到該通道的頻輻射源信號進(jìn)行脈沖級的控制，最終產(chǎn)生所需的復(fù)雜電磁信號環(huán)境。

16、所述步驟1）中輻射源優(yōu)先級策略為：將輻射源優(yōu)先級設(shè)置兩級，分別為第一級優(yōu)先級和第二級優(yōu)先級，所述第一級優(yōu)先級分為4檔，即0#~3#優(yōu)先級；第二級優(yōu)先級根據(jù)最大輻射源模擬數(shù)量分檔；

17、設(shè)置0#優(yōu)先級表示回放信號，即該優(yōu)先級的信號要指定并獨(dú)占通道，不參與排序；

18、1#優(yōu)先級指的是不允許丟脈沖的重點(diǎn)輻射源信號，也要指定并獨(dú)占通道，不參與排隊(duì)，1#優(yōu)先級與0#優(yōu)先級的區(qū)別在于基帶產(chǎn)生模塊的處理方式不同，1#優(yōu)先級需由系統(tǒng)產(chǎn)生信號，0#優(yōu)先級直接進(jìn)行數(shù)據(jù)回放即可；

19、2#優(yōu)先級信號指的是次重點(diǎn)輻射源，在除了被0#、1#優(yōu)先級信號占用的所有可用通道內(nèi)優(yōu)先進(jìn)行分配；因?yàn)槎鄠€(gè)2#優(yōu)先級信號在進(jìn)行通道分配時(shí)可能存在時(shí)間重疊，因此會面臨哪個(gè)輻射源優(yōu)先分配的問題，此時(shí)按第二優(yōu)先級檔位順序分配；當(dāng)分配優(yōu)先權(quán)靠后的脈沖沒有通道資源可用時(shí)，將會被丟棄，即不再產(chǎn)生該脈沖；

20、3#優(yōu)先級指的是非重點(diǎn)輻射源，在2#優(yōu)先級信號分配之后的剩余通道資源內(nèi)，將所有3#優(yōu)先級信號平均分配各通道中，對無資源可用的脈沖進(jìn)行丟棄。

21、所述步驟2）中每個(gè)脈沖信號在系統(tǒng)可用通道中進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)分配的具體步驟為：

22、a)當(dāng)接收到戰(zhàn)情數(shù)據(jù)后，在幀周期開始之前，進(jìn)行輻射源信號參數(shù)解析，內(nèi)容包括脈寬、重頻、起始時(shí)間、優(yōu)先級、脈內(nèi)調(diào)制參數(shù)；根據(jù)獨(dú)占通道輻射源的通道號參數(shù)，將所有獨(dú)占通道標(biāo)記為1#通道，其余通道標(biāo)記為2#通道，以供后續(xù)排序使用；計(jì)算0#優(yōu)先級信號和1#優(yōu)先級信號占用的通道數(shù)，分別為n0和n1，計(jì)算2#和3#優(yōu)先級信號可用的通道數(shù)為n2；

23、b)處理0#優(yōu)先級輻射源信號時(shí)，由于0#優(yōu)先級占用通道為數(shù)據(jù)回放通道，只需要根據(jù)設(shè)置在n0個(gè)通道進(jìn)行數(shù)據(jù)回放即可；

24、c)處理1#優(yōu)先級輻射源信號時(shí)，根據(jù)參數(shù)解析內(nèi)容形成脈沖參數(shù)序列；根據(jù)脈沖信號起始時(shí)間，進(jìn)行脈寬與脈沖重復(fù)頻率調(diào)制，脈內(nèi)參數(shù)調(diào)制；根據(jù)脈沖重復(fù)頻率計(jì)算得到的下一個(gè)脈沖起始時(shí)間，再進(jìn)行上述處理，直到脈沖的起始時(shí)間不處于當(dāng)前幀周期；直接對1#優(yōu)先級信號在指定的在n1個(gè)通道中按脈沖參數(shù)序列進(jìn)行輸出即可；

25、d)處理2#優(yōu)先級輻射源信號時(shí)，首先建立可用通道時(shí)間片資源鏈表，即按一定的時(shí)間長度τ1將可用通道當(dāng)前幀周期劃分子格并打上是否空閑的標(biāo)簽；τ1應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)計(jì)算能力與天線陣列饋電通道單元的響應(yīng)時(shí)間選擇；按第二優(yōu)先級順序逐個(gè)輻射源進(jìn)行處理；

26、e)處理3#優(yōu)先級輻射源信號時(shí)，對3#優(yōu)先級信號按起始時(shí)間進(jìn)行選擇，選出起始時(shí)間在這一幀周期時(shí)間片內(nèi)的3#優(yōu)先級信號，平均分配到n2個(gè)2#通道中去；在每個(gè)通道下，計(jì)算3#優(yōu)先級信號的脈沖參數(shù)序列，按脈沖寬度依次插入到剩余時(shí)間片中，直到無剩余時(shí)間片資源可用，插入時(shí)要注意同一個(gè)通道內(nèi)信號與信號間的最小時(shí)間間隔。

27、所述步驟3）遞歸排序算法的具體方法是：首先采用幀周期一半的時(shí)刻作分界點(diǎn)，將脈沖到達(dá)時(shí)間鏈表劃分為兩個(gè)鏈表，再將幀周期的1/4時(shí)刻及3/4時(shí)刻作為分界點(diǎn)，將兩個(gè)鏈表劃分為4個(gè)鏈表，依次循環(huán)，直到鏈表中只有1個(gè)脈沖，再從小到大合并鏈表，即可完成此通道的脈沖排序。

28、由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性：

29、本發(fā)明提供的一種基于脈沖多通道動態(tài)分配的射頻仿真復(fù)雜電磁信號產(chǎn)生裝置及方法，突破傳統(tǒng)射頻仿真通過增加饋電通道數(shù)量提高環(huán)境模擬復(fù)雜度的方法，充分利用有效的系統(tǒng)射頻通道硬件資源，對復(fù)雜戰(zhàn)場輻射源信號根據(jù)實(shí)戰(zhàn)要求進(jìn)行優(yōu)先級配置，根據(jù)時(shí)空關(guān)系進(jìn)行脈沖級參數(shù)解算，通過實(shí)時(shí)計(jì)算將高密度信號脈沖序列在不同通道間動態(tài)分配，通過遞歸排序形成可在多射頻通道產(chǎn)生的最終脈沖序列及相應(yīng)的天線陣列同步控制碼，實(shí)現(xiàn)射頻通道時(shí)間資源的最大化利用，從而在有限通道數(shù)量條件下實(shí)現(xiàn)多輻射源、高脈密的復(fù)雜信號環(huán)境，大幅提高系統(tǒng)復(fù)雜電磁環(huán)境生成能力。