一种基于SCA的软件化LPI雷达信号产生方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种基于SCA的软件化LPI雷达信号产生方法，X86上位机系统对LPI雷达产生信号参数进行设置，将控制命令下发至DRFM板卡和基带处理板卡；DRFM板卡和基带处理板卡进行分解，由DSP将参数信息传送至FPGA1，再由FPGA1解串后传送至FPGA2中；根据配置的参数，在FPGA2中生成参数可配置的DDS模块，通过更改参数控制字使DDS模块输出满足X86上位机配置参数的中频信号数字量去驱动DRFM板卡上的DAC1和DAC2，从而输出LPI雷达中频300MHz模拟信号；将DRFM板卡输出的中频300MHz模拟信号经过微波前端后上变频至8‑18GHz频段中设定的射频，并由发射天线将LPI雷达射频信号辐射出去。本发明专利技术在无需关机掉电的情况下即可实现不同系统功能之间的切换与加载，满足可重构系统功能的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种雷达信号产生方法。
技术介绍
雷达作为现代军用、民用生活不可或缺的设备，主要完成对目标的距离、速度、角度等信息的检测与测量。低截获概率(Lowprobabilityofinterception，LPI)雷达是指雷达在一定距离上可以发现目标，而目标的截获接收机不能发现或者发现雷达的概率很低的雷达。LPI雷达往往在保证作用距离情况下，降低发射机发射的峰值功率，采用大时宽、带宽积信号，典型的LPI雷达信号包括了线性调频信号、相位编码信号等。软件通信构架(SoftwareCommunicationArchitecture)为软件定义无线电提供了一种规范，是软件无线电技术实现的标准化。目前软件化雷达逐步成为雷达
的研究热点，将LPI雷达信号产生方法按照SCA标准进行设计是解决软件化雷达相关
的有效方法。在LPI雷达信号产生技术方面，文献《基于DDS的宽带雷达信号产生技术研究》和《基于DDS+倍频的宽带LFMCW雷达信号产生设计》均是基于DDS技术实现了宽带雷达信号产生方面的研究，其设计理念依然围绕FPGA实现开展，不满足SCA标准的软件化可重构配置的功能特点；专利《一种超宽带雷达信号产生合成装置》和《一种超宽带多模式雷达信号产生方法及装置》，亦不具备软件化可重构配置的特点。专利《基于SCA架构的软件无线电设计方法与综合业务处理平台》尽管采用了SCA设计思路，但不涉及LPI雷达信号产生装置及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供更具功能可重构性和设计灵活性的一种基于SCA的软件化LPI雷达信号产生方法。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术一种基于SCA的软件化LPI雷达信号产生方法，其特征是：(1)X86上位机系统对LPI雷达产生信号参数进行设置，将控制命令通过PowerPC板卡下发至DRFM板卡和基带处理板卡；(2)DRFM板卡和基带处理板卡根据接收到的LPI雷达信号参数进行分解，由DSP将参数信息传送至FPGA1，再由FPGA1解串后传送至FPGA2中，完成LPI雷达信号产生模块的参数配置；(3)根据配置的参数，在FPGA2中生成参数可配置的DDS模块，通过更改参数控制字使DDS模块输出满足X86上位机配置参数的中频信号数字量去驱动DRFM板卡上的DAC1和DAC2，从而输出LPI雷达中频300MHz模拟信号；(4)根据X86上位机配置的射频参数去控制微波前端，将DRFM板卡输出的中频300MHz模拟信号经过微波前端后上变频至8-18GHz频段中设定的射频，并由发射天线将LPI雷达射频信号辐射出去。本专利技术还可以包括：1、步骤(2)中DSP作为主控CPU将X86上位机下达的参数分解后送到FPGA1中，并由FPGA1通过CPCI接口传至FPGA2中，在FPGA2中完成LPI雷达信号产生模块的数字化处理，具体处理过程如下：(a)根据FPGA2接收到的配置参数信息，产生M路并行数字信号(b)对产生的M路并行数字信号进行M点复数IDFT运算，输入信号与输出信号对应关系：(c)对M点复数DFT模块输出的M路信号Y0(Z)，Y1(Z)，……YM-1(Z)进行多相滤波，M路多相滤波器传递函数分别为其中D为内插因子，输入信号与输出信号对应关系：(d)对多相滤波输出的M路信号Y’0(Z)，Y’1(Z)，……，Y’M-1(Z)进行D倍内插，得到内插后M路信号Y″0(Z)，Y″1(Z)，……，Y″M-1(Z)，输入信号与输出信号对应关系：(e)对内插后M路信号Y″0(Z)，Y″1(Z)，……，Y″M-1(Z)分别进行时延处理，其M路信号Y″0(Z)，Y″1(Z)，……，Y″M-1(Z)对应的时延分别为Z-0，Z-1，……，Z-(M-1)，得到M路时延后输出信号输入信号与输出信号对应关系：(f)对时延后的M路信号进行叠加合成得到最终的输出信号Y(Z)，2、当M＝2n时，M点复数DFT运算用M点FFT运算替代，n为正整数。本专利技术的优势在于：本专利技术采用了符合SCA标准的软件化设计思路，全部LPI雷达信号产生软件化功能模块在FPGA内部实现，以全数字化方法实现了大瞬时带宽LPI雷达信号产生。满足SCA标准的软件化LPI雷达信号产生方法，在不同系统功能及技术指标改变的基础上，只需要更改PowerPC软件化波形建模即可在不掉电的情况下动态加载FPGA和DSP的可执行文件，适应不同系统需求。本专利技术具有符合软件通信体系构架标准、系统功能可重构性强的特点，并具有较强的通用性，适用于软件化雷达系统应用。附图说明图1为本专利技术的硬件结构示意图；图2为本专利技术的基带处理板卡+DRFM板卡结构示意图；图3为本专利技术的流程图；图4为本专利技术FPGA内部LPI雷达信号产生模块实现框图；图5为本专利技术DRFM板卡输出中频300MHz的线性调频信号；图6为本专利技术微波前端输出射频13.5GHz的线性调频信号。具体实施方式下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：结合图1-6，基于SCA的软件化LPI雷达信号产生装置包括：发射天线101、微波前端102、DRFM板卡103、基带处理板卡104、PowerPC板卡105、X86上位机系统106和CPCI母板107。其中，发射天线101、微波前端102、DRFM板卡103、基带处理板卡104、PowerPC板卡105、X86上位机系统106通过CPCI母板107进行数据通信、指令传达。发射天线101覆盖频率范围为8-18GHz。微波前端102为一通道发射微波前端，内部采用了超外差结构三次上变频。其中，第一级输入信号中频300MHz(带宽500MHz)与2.3GHz固定本振信号进行混频、滤波后得到2GHz信号(带宽500MHz)；第二级2GHz信号与10-16GHz的本振信号混频到8-18GHz信号(带宽500MHz)。DRFM板卡103上的FPGA作为主要的数字处理单元，完成LPI雷达信号产生模块，输出中频300MHz信号给微波前端102。基带处理板卡104上的DSP作为主要的数字处理单元，采用TI公司TMS320C6678D多核处理器，完成上位机指令的传达与FPGA参数的主控。PowerPC板卡105采用了Freescale公司MPC8572双核处理器，用于信号处理和总线控制管理，PowerPC实时控制单元是SCA平台的控制核心，其上运行SCA操作环境。X86上位机系统106主要实现人机交互界面，通过千兆以太网和PowerPC主控板通信，用于命令字和数据传输；同时运行SCA建模环境，负责LPI雷达信号产生系统的SCA建模、管理、调度、资源分配、波形部署和参数配置等。CPCI母板107遵循64bit/33MHzCPCI总线规范，实现机箱内基带板卡间的数据传输等。图2给出了本专利技术的基带处理板卡+DRFM板卡结构框图，LPI雷达信号产生相关信号处理主要在基带处理板卡+DRFM板卡上完成。基带处理板卡主要包括了Xilinx公司的XC6VLX240TFPGA1和TI公司的TMS320C6678D多核DSP处理器，XC6VLX240T和TMS320C6678D之间采用RapidIO接口进行数据通信，采用GPIO接口实现信号控制；TMS320C6678D与外界的通信接口方式为PCIE接口；XC6VLX24本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SCA的软件化LPI雷达信号产生方法，其特征是：(1)X86上位机系统对LPI雷达产生信号参数进行设置，将控制命令通过PowerPC板卡下发至DRFM板卡和基带处理板卡；(2)DRFM板卡和基带处理板卡根据接收到的LPI雷达信号参数进行分解，由DSP将参数信息传送至FPGA1，再由FPGA1解串后传送至FPGA2中，完成LPI雷达信号产生模块的参数配置；(3)根据配置的参数，在FPGA2中生成参数可配置的DDS模块，通过更改参数控制字使DDS模块输出满足X86上位机配置参数的中频信号数字量去驱动DRFM板卡上的DAC1和DAC2，从而输出LPI雷达中频300MHz模拟信号；(4)根据X86上位机配置的射频参数去控制微波前端，将DRFM板卡输出的中频300MHz模拟信号经过微波前端后上变频至8‑18GHz频段中设定的射频，并由发射天线将LPI雷达射频信号辐射出去。

【技术特征摘要】
1.一种基于SCA的软件化LPI雷达信号产生方法，其特征是：(1)X86上位机系统对LPI雷达产生信号参数进行设置，将控制命令通过PowerPC板卡下发至DRFM板卡和基带处理板卡；(2)DRFM板卡和基带处理板卡根据接收到的LPI雷达信号参数进行分解，由DSP将参数信息传送至FPGA1，再由FPGA1解串后传送至FPGA2中，完成LPI雷达信号产生模块的参数配置；(3)根据配置的参数，在FPGA2中生成参数可配置的DDS模块，通过更改参数控制字使DDS模块输出满足X86上位机配置参数的中频信号数字量去驱动DRFM板卡上的DAC1和DAC2，从而输出LPI雷达中频300MHz模拟信号；(4)根据X86上位机配置的射频参数去控制微波前端，将DRFM板卡输出的中频300MHz模拟信号经过微波前端后上变频至8-18GHz频段中设定的射频，并由发射天线将LPI雷达射频信号辐射出去。2.根据权利要求1所述的一种基于SCA的软件化LPI雷达信号产生方法，其特征是：步骤(2)中DSP作为主控CPU将X86上位机下达的参数分解后送到FPGA1中，并由FPGA1通过CPCI接口传至FPGA2中，在FPGA2中完成LPI雷达信号产生模块的数字化处理，具体处理过程如下：(a)根据FPGA2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文旭，袁兵华，马书笛，窦峥，钟晓康，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23