专利名称：通用机载无线电高度表回波模拟器、模拟回波生成方法
技术领域：
本发明涉及无线电高度表仿真技术领域，特别涉及ー种通用机载无线电高度表回波模拟器以及通用机载无线电高度表模拟回波生成方法。
背景技术：
传统的无线电高度表测试设备为微波延迟线、光纤延迟线等单ー设备，其只能在静态环境下提供较少的可測量高度点；或者采用机械的吊装方式实际测量无线电高度表与地面之间距离，但其提供可測量高度范围有限，精度较差，不能模拟高机动情况下工作状 态，且实验运行成本较高。

发明内容
本发明g在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明的ー个目的在于提出一种可产生全面、精度高的回波信号的通用机载无线电高度表的模拟回波生成方法。本发明的另一目的在于提出ー种通用机载无线电高度表回波模拟器。为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提供了ー种通用机载无线电高度表的模拟回波生成方法，包括如下步骤根据用户输入的模拟飞行器飞行的环境信息和飞行器信息建立回波系统函数；接收待检测的机载无线电高度表发射的射频信号；获取时钟信息，并根据所述时钟信息对所述射频信号进行下变频以得到零中频无线电高度表发射信号；根据所述时钟信息和所述回波系统函数对所述零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算以得到中频回波信号；以及对所述中频回波信号进行上变频以得到射频回波信号。根据本发明上述实施例的通用机载无线电高度表的模拟回波生成方法还可以具有如下附加的技术特征在一些示例中，所述模拟飞行器飞行的环境信息包括飞行器飞行高度、姿态信息、飞行器飞行速度，所述环境信息包括飞行器飞行环境的地面类型。在一些示例中，还包括以下步骤根据所述射频回波信号对所述待检测的机载无线电高度表进行性能检测。在一些示例中，所述根据时钟信息对所述射频信号进行下变频以得到零中频无线电高度表发射信号的步骤进一歩包括通过AGC对所述射频信号进行功率放大；对放大后的所述射频信号进行下变频；对下变频后的所述射频信号进行AD转换以得到零中频无线电高度表发射信号。在一些示例中，所述根据时钟信息和所述回波系统函数对所述零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算以得到中频回波信号的步骤进一歩包括根据时钟信息和所述回波系统函数对所述零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算得到零中频无线电高度表发射信号；对所述零中频无线电高度表发射信号进行上变频；对上变频后的所述零中频无线电高度表发射信号进行DA转换以得到所述中频回波信号。
在一些示例中，还包括根据所述时钟信息对所述射频回波信号的功率进行调整。本发明第二方面的实施例提供了ー种通用机载无线电高度表回波模拟器，包括控制单元，用于根据用户输入的模拟飞行器飞行的环境信息和飞行器信息建立回波系统函数；接收单元，用于接收待检测的机载无线电高度表发射的射频信号；下变频链路单元，用于产生时钟信息，并根据所述时钟信息对所述射频信号进行下变频以得到零中频无线电高度表发射信号；数字射频存储単元，用于根据所述时钟信息和所述回波系统函数对所述零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算以得到中频回波信号；以及上变频链路单元，用于对所述中频回波信号进行上变频以得到射频回波信号。另外，根据本发明上述实施例的通用机载无线电高度表回波模拟器还可以具有如下附加的技术特征在一些示例中，所述模拟飞行器飞行的环境信息包括飞行器飞行高度、姿态信息、飞行器飞行速度，所述环境信息包括飞行器飞行环境的地面类型。 在一些示例中，还包括检测单元，用于根据所述射频回波信号对所述待检测的机载无线电高度表进行性能检测。在一些示例中，所述下变频链路単元用于通过AGC对所述射频信号进行功率放大，并对放大后的所述射频信号进行下变频，并对下变频后的所述射频信号进行AD转换以得到零中频无线电高度表发射信号。在一些示例中，所述数字射频存储単元用于根据时钟信息和所述回波系统函数对所述零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算得到零中频无线电高度表发射信号，并对所述零中频无线电高度表发射信号进行上变频，并对上变频后的所述零中频无线电高度表发射信号进行DA转换以得到所述中频回波信号。在一些示例中，所述上变频链路单元还用于根据所述时钟信息对所述射频回波信号的功率进行调整。根据本发明的实施例，根据载机高度、航姿、地面类型、载机速度等预先设置參数产生回波系统函数，覆盖信号的功率信息、多普勒信息、面目标回波信息，在生成射频回波信号仿真时，利用采集的无线电高度表发射信号与回波系统函数进行卷积，产生其所需的中频回波信号，上变频后得到射频回波信号。采用不跨脉冲的数字射频存储技术，能够适应各种机载无线电高度表。具体地，可利用电信号，在射频上采用数字存储方式能够产生非常全面、而且精度很高的回波信号，极为真实的模拟机载无线电高度表在各种情况下接收到的回波信息。同时，在无线电高度表设计、调试、测试、交付验收时，其能够更为全面考核测试机载无线电高度表的功能和指标本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。


本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I为本发明实施例的通用机载无线电高度表的模拟回波生成方法的流程图；图2为本发明实施例的通用机载无线电高度表回波模拟器的结构图3为本发明一个实施例的通用机载无线电高度表回波模拟器的具体结构示意图；和图4为本发明实施例的通用机载无线电高度表的模拟回波生成方法的回波系统函数的建立流程图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过參考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所 指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。以下结合附图首先描述根据本发明实施例的通用机载无线电高度表的模拟回波生成方法。參考图1，根据本发明实施例的通用机载无线电高度表的模拟回波生成方法，包括如下步骤步骤S101，根据用户输入的模拟飞行器飞行的环境信息和飞行器信息建立回波系统函数。在本发明的一个实施例中，模拟飞行器飞行的环境信息包括但不限于飞行器飞行高度(载机高度)、姿态信息(航姿)、飞行器飞行速度(载机速度)，环境信息包括但不限于飞行器飞行环境的地面类型(地面类型)。具体而言，根据载机高度、航姿、地面类型、载机速度等预先设置的參数生成回波系统函数，该回波系统函数可全面覆盖和反应信号的功率信息、多普勒信息、面目标回波信息等。在该实例中，建立回波系统函数的流程如图4所示，具体而言，回波系统函数的建立流程如下I、逐点计算其到载机距离。2、根据距离，逐点计算回波功率值。即计算各点各自的回波功率值。3、根据距离，逐点计算回波的相位值。即计算各点各自的回波相位值。4、根据距离，逐点计算回波的延迟点数，得到各点的响应函数。5、对各点的相应函数相加，得到回波系统函数。步骤S102，接收待检测的机载无线电高度表发射的射频信号。步骤S103，获取时钟信息，井根据时钟信息对射频信号进行下变频以得到零中频无线电高度表发射信号。具体地，包括如下步骤I、通过AGC对所述射频信号进行功率放大。2、对放大后的所述射频信号进行下变频。3、对下变频后的所述射频信号进行AD转换以得到零中频无线电高度表发射信号。
更为具体地，时钟信息用于产生整个处理流程所需时钟基准，同时把无线电高度表发射的射频信号下变频到中频，同时采用AGC对射频信号进行功率控制。步骤S104，根据时钟信息和回波系统函数对零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算以得到中频回波信号。在本发明的一个实施例中，该步骤S104包括以下步骤I、根据时钟信息和回波系统函数对零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算得到零中频无线电高度表发射信号。2、对零中频无线电高度表发射信号进行上变频。3、对上变频后的零中频无线电高度表发射信号进行DA转换以得到中频回波信 号。換言之，根据时钟信息中按照流程中的时间片參数提取回波系统函数，并和下采样、数字下变频后的零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算，得到零中频回波信号，在对零中频回波信号经过数字上变频后送入DA进行数字信号向模拟信号的转换，以便得到中频回波信号。步骤S105，对中频回波信号进行上变频以得到射频回波信号。本发明实施例的通用机载无线电高度表的模拟回波生成方法还包括以下步骤根据所述射频回波信号对所述待检测的机载无线电高度表进行性能检测。即根据该方法得到的仿真的射频回波信号对待检测的机载无线电高度表进行性能检测，在无线电高度表设计、调试、测试、交付验收时，其能够更为全面考核测试机载无线电高度表的功能和指标。在本发明的一个示例中，通用机载无线电高度表的模拟回波生成方法还包括根据时钟信息对射频回波信号的功率进行调整。即对射频回波信号的功率根据仿真时间片參数进行实时设置。根据本发明实施例的通用机载无线电高度表的模拟回波生成方法，根据载机高度、航姿、地面类型、载机速度等预先设置參数产生回波系统函数，覆盖信号的功率信息、多普勒信息、面目标回波信息，该方法在生成射频回波信号仿真时，利用采集的无线电高度表发射信号与回波系统函数进行卷积，产生其所需的中频回波信号，上变频后得到射频回波信号。该方法采用不跨脉冲的数字射频存储技术，能够适应各种机载无线电高度表。具体地，可利用电信号，在射频上采用数字存储方式能够产生非常全面、而且精度很高的回波信号，极为真实的模拟机载无线电高度表在各种情况下接收到的回波信息。同时，在无线电高度表设计、调试、测试、交付验收时，其能够更为全面考核测试机载无线电高度表的功能和指标。參考图2，本发明提出了ー种通用机载无线电高度表回波模拟器200，包括控制单元210、接收单元220、下变频链路单元230、数字射频存储单元240以及上变频链路单元。其中控制单元210用于根据用户输入的模拟飞行器飞行的环境信息和飞行器信息建立回波系统函数，在该实例中，模拟飞行器飞行的环境信息包括飞行器飞行高度、姿态信息、飞行器飞行速度，所述环境信息包括飞行器飞行环境的地面类型。具体而言，结合图3，控制单元210 (如计算机控制单元)负责人机交互，以及在复杂的仿真环境中与仿真中心机相连。同时，负责维护航迹时每个仿真时间片中的模拟器所需參数。
接收单元220用于接收待检测的机载无线电高度表发射的射频信号。下变频链路单元230用于产生时钟信息，井根据时钟信息对所述射频信号进行下变频以得到零中频无线电高度表发射信号。在本发明的一个实施例中，下变频链路单元230用于通过AGC对射频信号进行功率放大，并对放大后的射频信号进行下变频，并对下变频后的所述射频信号进行AD转换以得到零中频无线电高度表发射信号。換言之，下变频链路单元230产生整个系统所需时钟基准，同时把无线电高度表发射的射频信号下变频到中频；同时采用AGC对射频信号进行功率控制。数字射频存储単元240用于根据时钟信息和回波系统函数对零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算以得到中频回波信号。在本发明的一个实施例中，数字射频存储単元240用于根据时钟信息和回波系统函数对零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算得到零中频无线电高度表发射信号，并对零中频无线电高度表发射信号进行上变频，并对上变频后的零中频无线电高度表发射信号进行DA转换以得到中频回波信号。作为ー个·具体的例子，如图3所示，数字射频存储単元240在仿真时从大容量存储模块中按照仿真时间片參数提取回波系统函数，并和采样、数字下变频后的零中频无线电高度表发射信号卷积，得到零中频回波信号。经过数字上变频后送入DA模块，得到中频回波信号。上变频链路单元250用于对中频回波信号进行上变频以得到射频回波信号。井根据所述时钟信息对射频回波信号的功率进行调整。即上变频链路単元250负责把中频回波信号上变频到射频，并对其功率根据仿真时间片參数进行实时设置。在本发明的一个实施例中，通用机载无线电高度表回波模拟器200包括检测单元260，检测单元260用于根据射频回波信号对所述待检测的机载无线电高度表进行性能检测。即根据该模拟器得到的仿真的射频回波信号对待检测的机载无线电高度表进行性能检测，在无线电高度表设计、调试、测试、交付验收时，其能够更为全面考核测试机载无线电闻度表的功能和指标。根据本发明实施例的模拟器，根据载机高度、航姿、地面类型、载机速度等预先设置參数产生回波系统函数，覆盖信号的功率信息、多普勒信息、面目标回波信息，在生成射频回波信号仿真时，利用采集的无线电高度表发射信号与回波系统函数进行卷积，产生其所需的中频回波信号，上变频后得到射频回波信号。该方法采用不跨脉冲的数字射频存储技术，能够适应各种机载无线电高度表。具体地，可利用电信号，在射频上采用数字存储方式能够产生非常全面、而且精度很高的回波信号，极为真实的模拟机载无线电高度表在各种情况下接收到的回波信息。同时，在无线电高度表设计、调试、测试、交付验收时，其能够更为全面考核测试机载无线电高度表的功能和指标。综上，本发明的实施例具有如下优点I、适应各种机载无线电高度表体制例如调频连续波(固定差频、固定周期)、脉冲体制。2、能够在不跨脉冲的情况下仿真从零高度到20000m高度的回波。3、模拟距离精度不超过0. 125m。4、模拟载机垂直速度范围不超过±5000m/s，速度精度不大于0. lm/s。5、能够仿真载机存在高速机动情况下高度表的回波。6、能够仿真各种地面回波，或设置地面回波的后向散射系数。
7、能够仿真天线方向图及多天线位置信息。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本说明书的描述中，參考术语“ー个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“ー些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少ー个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解在不 脱离本发明的原理和宗g的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。
权利要求
1.ー种通用机载无线电高度表的模拟回波生成方法，其特征在于，包括如下步骤 根据用户输入的模拟飞行器飞行的环境信息和飞行器信息建立回波系统函数； 接收待检测的机载无线电高度表发射的射频信号； 获取时钟信息，并根据所述时钟信息对所述射频信号进行下变频以得到零中频无线电高度表发射信号； 根据所述时钟信息和所述回波系统函数对所述零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算以得到中频回波信号；以及 对所述中频回波信号进行上变频以得到射频回波信号。
2.根据权利要求I所述的模拟回波生成方法，其特征在于，所述模拟飞行器飞行的环境信息包括飞行器飞行高度、姿态信息、飞行器飞行速度，所述环境信息包括飞行器飞行环境的地面类型。
3.根据权利要求I所述的模拟回波生成方法，其特征在于，还包括以下步骤 根据所述射频回波信号对所述待检测的机载无线电高度表进行性能检测。
4.根据权利要求I所述的模拟回波生成方法，其特征在于，所述根据时钟信息对所述射频信号进行下变频以得到零中频无线电高度表发射信号的步骤进一歩包括 通过AGC对所述射频信号进行功率放大； 对放大后的所述射频信号进行下变频； 对下变频后的所述射频信号进行AD转换以得到零中频无线电高度表发射信号。
5.根据权利要求I所述的模拟回波生成方法，其特征在于，所述根据时钟信息和所述回波系统函数对所述零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算以得到中频回波信号的步骤进一歩包括 根据时钟信息和所述回波系统函数对所述零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算得到零中频无线电高度表发射信号； 对所述零中频无线电高度表发射信号进行上变频； 对上变频后的所述零中频无线电高度表发射信号进行DA转换以得到所述中频回波信号。
6.根据权利要求I所述的模拟回波生成方法，其特征在于，还包括 根据所述时钟信息对所述射频回波信号的功率进行调整。
7.ー种通用机载无线电高度表回波模拟器，其特征在于，包括 控制单元，用于根据用户输入的模拟飞行器飞行的环境信息和飞行器信息建立回波系统函数； 接收单元，用于接收待检测的机载无线电高度表发射的射频信号； 下变频链路单元，用于产生时钟信息，并根据所述时钟信息对所述射频信号进行下变频以得到零中频无线电高度表发射信号； 数字射频存储単元，用于根据所述时钟信息和所述回波系统函数对所述零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算以得到中频回波信号；以及 上变频链路单元，用于对所述中频回波信号进行上变频以得到射频回波信号。
8.根据权利要求7所述的通用机载无线电高度表回波模拟器，其特征在于，所述模拟飞行器飞行的环境信息包括飞行器飞行高度、姿态信息、飞行器飞行速度，所述环境信息包括飞行器飞行环境的地面类型。
9.根据权利要求7所述的通用机载无线电高度表回波模拟器，其特征在于，还包括 检测单元，用于根据所述射频回波信号对所述待检测的机载无线电高度表进行性能检測。
10.根据权利要求7所述的通用机载无线电高度表回波模拟器，其特征在于，所述下变频链路単元用于通过AGC对所述射频信号进行功率放大，并对放大后的所述射频信号进行下变频，并对下变频后的所述射频信号进行AD转换以得到零中频无线电高度表发射信号。
11.根据权利要求7所述的通用机载无线电高度表回波模拟器，其特征在于，所述数字射频存储単元用于根据时钟信息和所述回波系统函数对所述零中频无线电高度表发射信号进行卷积运算得到零中频无线电高度表发射信号，并对所述零中频无线电高度表发射信号进行上变频，并对上变频后的所述零中频无线电高度表发射信号进行DA转换以得到所述中频回波信号。
12.根据权利要求7所述的通用机载无线电高度表回波模拟器，其特征在于，所述上变频链路单元还用于根据所述时钟信息对所述射频回波信号的功率进行调整。
全文摘要
本发明提出一种通用机载无线电高度表回波模拟器，包括控制单元，建立回波系统函数；接收单元，接收无线电高度表发射的射频信号；下变频链路单元，产生时钟信息，并对射频信号进行下变频得到零中频无线电高度表发射信号；数字射频存储单元，根据时钟信息和回波系统函数对零中频无线电高度表发射信号进行卷积得到中频回波信号；上变频链路单元，对中频回波信号进行上变频以得到射频回波信号。本发明的实施例能够适应各种机载无线电高度表，并能够产生全面、精度高的回波信号，在无线电高度表设计、调试、测试、交付验收时，能够更为全面考核测试机载无线电高度表的功能和指标。本发明还提出了一种通用机载无线电高度表的模拟回波生成方法。
文档编号G01C25/00GK102778241SQ20121027069
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者宋兵兵, 梁志恒, 王春忠, 王涛, 陶青长 申请人:清华大学