一种雷达信号处理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种雷达信号处理系统，中频信号进行模数转换模块后转换为数字信号，然后再经过数字下变频，将信号转换为I、Q 两路基带信号，和差三路I、Q信号分别经过距离选通波门形成选通信号，选通信号经过脉冲压缩后输出窄脉冲信号、距离门重排缓冲存储器将数据由原来的按时间排列变为按距离单元排列、之后由MTD对目标进行相参相累。由和通道经恒虚警检测检测目标信号，并测距后通过卡尔曼滤波，形成下一时刻的距离选通波门，求出能量，同时和、差通道的目标信号送至测角系统，得到平台运动方向的目标方位角和俯仰角，完成角误差的测量并进行角度跟踪。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达信号处理系统
本专利技术涉及一种雷达信号处理系统。
技术介绍
雷达，是英文Radar的音译，源于radiodetectionandranging的缩写，意思为"无线电探测和测距"，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为“无线电定位”。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。雷达信号处理机，控制发射通道产生线性调频脉冲信号经上变频、收发开关和和差比较器后由馈源天线发射出去，目标反射的回波信号经馈源天线后通过和差比较器形成和、方位差、俯仰差三路信号，经收发开关后进行下变频后得到中频信号。整个雷达信号处理机对于得到的中频信号需要进行中频信号检测、距离跟踪、速度跟踪以及角度跟踪的信号处理流程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种雷达信号处理系统。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种雷达信号处理系统，包括第一A/D转换模块、第一数字下变频模块、距离波门选通模块、第一脉冲压缩模块、第一相参积累MTD模块、恒虚警检测模块、点迹凝聚模块、跟踪波门模块、距离定心处理模块、测距模块、第一卡尔曼滤波模块/α-β滤波模块、速度门跟踪模块、速度定心处理模块、测速模块、第二卡尔曼滤波模块/α-β滤波模块、速度补偿模块、第二A/D转换模块、第二数字下变频模块、距离波门选通模块、第二脉冲压缩模块、第二相参积累MTD模块、测角模块；第一A/D转换模块接收外部中频回波和信号并直接在中频对信号进行A/D采样后发送至第一数字下变频模块，第一数字下变频模块对数字中频信号进行处理后输出两路I/Q和通道信号，两路I/Q和通道信号通过距离波门选通模块进入，依次经过脉冲压缩模块、相参积累MTD模块、恒虚警检测模块后检测到目标，所述的目标输出至点迹凝聚进行点迹凝聚后形成距离信息分别输出至测角模块、跟踪波门模块和速度门跟踪模块；其中经过凝聚后的距离信息经跟踪波门模块、距离定心处理模块后进入测距模块进行无模糊测距，测距后经第一卡尔曼滤波/α-β滤波模块产生距离选通波门，使距离波门选通模块的波门中心对准回波所检测到的目标信号；经过凝聚后的距离信息经速度门跟踪模块、速度定心处理模块后进入测速模块进行测速，测速后经第二卡尔曼滤波/α-β滤波模块进行滤波，滤波后的信号进入速度补偿模块进行补偿，速度补偿模块的补偿信号输出至第一脉冲压缩模块和第二脉冲压缩模块；第二A/D转换模块接收外部中频回波差信号并直接在中频对信号进行A/D采样后发送至第二数字下变频模块，第二数字下变频模块对数字中频信号进行处理后输出两路I/Q差通道信号，两路I/Q差通道信号通过距离波门选通模块依次经过第二脉冲压缩模块、第二相参积累MTD模块后获得多普勒信息，将多普勒信息输出至测角模块；测角模块根据目标个数、距离信息、多普勒信息、幅度信息、目标偏离天线法线角度计算出实际的多普勒频率从而确定目标的角度。所述的第一数字下变频模块和第二数字下变频模块包括正交化单元、数控振荡器NCO、乘法器、FIR低通滤波器和抽取单元，正交化单元接收来自A/D转换模块的数字中频信号并进行正交化形成正交的I/Q两路信号，两路信号分别与数控振荡器NCO形成的正交本振序列相乘，并分别输出至各路的FIR低通滤波器，低通滤波器取出基带信号滤除高频成分，抽取单元将基带信号进行抽取降低信号速率，抽取单元的输出端与距离波门选通模块连接。所述的第一脉冲压缩模块和第二脉冲压缩模块用于实现匹配滤波，采用时域脉冲压缩模块或者频域脉冲压缩模块；所述的时域脉冲压缩模块包括四个FIR匹配滤波器和两个加法器；其中，第一FIR匹配滤波器和第二FIR匹配滤波器的第一输入端均接收I路信号，第一FIR匹配滤波器和第二FIR匹配滤波器的第二输入端分别接收脉冲响应序列，第一FIR匹配滤波器和第二FIR匹配滤波器进行卷积运算后分别输出至第一加法器的第一输入端和第二加法器的第一输入端；第三FIR匹配滤波器和第四FIR匹配滤波器的第一输入端均接收Q路信号，第三FIR匹配滤波器和第四FIR匹配滤波器的第二输入端分别接收脉冲响应序列，第三FIR匹配滤波器和第四FIR匹配滤波器进行卷积运算后分别输出至第一加法器的第二输入端和第二加法器的第二输入端；第一加法器和第二加法器经过加法运算后分别输出I/Q两路匹配滤波后的信号；所述的频域脉冲压缩模块包括FFT单元、复数乘法单元、匹配滤波器频谱单元、IFFT单元，FFT单元对输入的I/Q两路数字信号分别做FFT进行变换操作变换到频谱为S(w)的频域，复数乘法单元将S(w)的与匹配滤波器频谱单元输出的匹配滤波器的频谱H(w)相乘，IFFT单元把得到的成绩进行IFFT运算得到脉冲压缩的结果；所述的频谱H(w)为利用匹配滤波系数进行FFT得到的。在第一脉冲压缩模块和第一相参积累MTD模块之间还包括顺次连接的第一距离门重排模块和第一动目标显示MTI模块；在第二脉冲压缩模块和第二相参积累MTD模块之间还包括顺次连接的第二距离门重排模块和第二动目标显示MTI模块；所述的距离门重排模块采用二维缓冲存储器，将雷达回波信号按照脉冲重复周期和距离单元排列成一个二维矩阵，其中，相同脉冲重复周期、不同距离单元的回波信号按行排列，即各行对应不同的距离单元；不同脉冲重复周期，相同距离单元的回波信号按列排列，即列对应不同的脉冲重复周期；即每一列相邻两个数据之间的时间差恰好是脉冲重复周期；采用脉冲压缩信号时，距离门宽度取为脉冲压缩后的脉冲宽度；所述的动目标显示MTI模块将同一距离单元在相邻重复周期内的相检输出作相减运算，完成对消固定目标的回波，同时大幅度衰减慢速杂波，保留运动目标回波。所述的第一相参积累MTD模块和第二相参积累MTD模块需要在N个积累脉冲周期内需进行M次N点复数FFT运算，M为距离单元；相参积累MTD模块采用一组相邻且部分重叠的窄带多普勒滤波器组实现，所述的窄带多普勒滤波器组覆盖预期目标多普勒频率的整个频率范围，实现动目标检测，相当于对不同的通道进行相参积累；其中，N个相邻的窄带多普勒滤波器组是通过N个输出的横向滤波器经过各重复周期的不同加权并求和后实现，所述的N个输出的横向滤波器包括N个重复周期和N-1根延迟线。所述的恒虚警检测模块通过适当的门限控制，使检测的虚警概率恒定；所述的恒虚警检测模块包括多个恒虚警检测单元和一个多路选大单元，所述的恒虚警检测单元的数量与相参积累MTD模块的输出路数相同，每个恒虚警检测单元分别接收来自相参积累MTD模块的每个距离单元的单路输出，进行恒虚警检测判决后输出至多路选大单元，多路选大单元进行纵向多普勒通道上的比较，选出每一个距离单元的最大值，得到多通道选大的结果；在所述的恒虚警检测单元前沿和后沿各有一个覆盖若干距离单元的滑动窗，利用滑动窗中参考采样的均值，形成前、后沿局部估计，再对局部估计平均、选大、选小或加权平均，以确定恒虚警检测单元的背景杂波平均功率估计。所述的点迹凝聚模块的输入端接收恒虚警检测模块输出的过门限的目标，并在距离向上进行遍历并判断相邻目标的距离门号是否连续：如果连续则存储距离门号的中间值作为目标距离门信息，同时对有目标的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷达信号处理系统，其特征在于：包括第一A/D转换模块、第一数字下变频模块、距离波门选通模块、第一脉冲压缩模块、第一相参积累MTD模块、恒虚警检测模块、点迹凝聚模块、跟踪波门模块、距离定心处理模块、测距模块、第一卡尔曼滤波模块/α‑β滤波模块、速度门跟踪模块、速度定心处理模块、测速模块、第二卡尔曼滤波模块/α‑β滤波模块、速度补偿模块、第二A/D转换模块、第二数字下变频模块、距离波门选通模块、第二脉冲压缩模块、第二相参积累MTD模块、测角模块；第一A/D转换模块接收外部中频回波和信号并直接在中频对信号进行A/D采样后发送至第一数字下变频模块，第一数字下变频模块对数字中频信号进行处理后输出两路I/Q和通道信号，两路I/Q和通道信号通过距离波门选通模块进入，依次经过脉冲压缩模块、相参积累MTD模块、恒虚警检测模块后检测到目标，所述的目标输出至点迹凝聚进行点迹凝聚后形成距离信息分别输出至测角模块、跟踪波门模块和速度门跟踪模块；其中经过凝聚后的距离信息经跟踪波门模块、距离定心处理模块后进入测距模块进行无模糊测距，测距后经第一卡尔曼滤波/α‑β滤波模块产生距离选通波门，使距离波门选通模块的波门中心对准回波所检测到的目标信号；经过凝聚后的距离信息经速度门跟踪模块、速度定心处理模块后进入测速模块进行测速，测速后经第二卡尔曼滤波/α‑β滤波模块进行滤波，滤波后的信号进入速度补偿模块进行补偿，速度补偿模块的补偿信号输出至第一脉冲压缩模块和第二脉冲压缩模块；第二A/D转换模块接收外部中频回波差信号并直接在中频对信号进行A/D采样后发送至第二数字下变频模块，第二数字下变频模块对数字中频信号进行处理后输出两路I/Q差通道信号，两路I/Q差通道信号通过距离波门选通模块依次经过第二脉冲压缩模块、第二相参积累MTD模块后获得多普勒信息，将多普勒信息输出至测角模块；测角模块根据目标个数、距离信息、多普勒信息、幅度信息、目标偏离天线法线角度计算出实际的多普勒频率从而确定目标的角度。...

【技术特征摘要】
1.一种雷达信号处理系统，其特征在于：包括第一A/D转换模块、第一数字下变频模块、距离波门选通模块、第一脉冲压缩模块、第一相参积累MTD模块、恒虚警检测模块、点迹凝聚模块、跟踪波门模块、距离定心处理模块、测距模块、第一卡尔曼滤波模块/α-β滤波模块、速度门跟踪模块、速度定心处理模块、测速模块、第二卡尔曼滤波模块/α-β滤波模块、速度补偿模块、第二A/D转换模块、第二数字下变频模块、距离波门选通模块、第二脉冲压缩模块、第二相参积累MTD模块、测角模块；第一A/D转换模块接收外部中频回波和信号并直接在中频对信号进行A/D采样后发送至第一数字下变频模块，第一数字下变频模块对数字中频信号进行处理后输出两路I/Q和通道信号，两路I/Q和通道信号通过距离波门选通模块进入，依次经过脉冲压缩模块、相参积累MTD模块、恒虚警检测模块后检测到目标，所述的目标输出至点迹凝聚进行点迹凝聚后形成距离信息分别输出至测角模块、跟踪波门模块和速度门跟踪模块；其中经过凝聚后的距离信息经跟踪波门模块、距离定心处理模块后进入测距模块进行无模糊测距，测距后经第一卡尔曼滤波/α-β滤波模块产生距离选通波门，使距离波门选通模块的波门中心对准回波所检测到的目标信号；经过凝聚后的距离信息经速度门跟踪模块、速度定心处理模块后进入测速模块进行测速，测速后经第二卡尔曼滤波/α-β滤波模块进行滤波，滤波后的信号进入速度补偿模块进行补偿，速度补偿模块的补偿信号输出至第一脉冲压缩模块和第二脉冲压缩模块；第二A/D转换模块接收外部中频回波差信号并直接在中频对信号进行A/D采样后发送至第二数字下变频模块，第二数字下变频模块对数字中频信号进行处理后输出两路I/Q差通道信号，两路I/Q差通道信号通过距离波门选通模块依次经过第二脉冲压缩模块、第二相参积累MTD模块后获得多普勒信息，将多普勒信息输出至测角模块；测角模块根据目标个数、距离信息、多普勒信息、幅度信息、目标偏离天线法线角度计算出实际的多普勒频率从而确定目标的角度。2.根据权利要求1所述的一种雷达信号处理系统，其特征在于：所述的第一数字下变频模块和第二数字下变频模块包括正交化单元、数控振荡器NCO、乘法器、FIR低通滤波器和抽取单元，正交化单元接收来自A/D转换模块的数字中频信号并进行正交化形成正交的I/Q两路信号，两路信号分别与数控振荡器NCO形成的正交本振序列相乘，并分别输出至各路的FIR低通滤波器，低通滤波器取出基带信号滤除高频成分，抽取单元将基带信号进行抽取降低信号速率，抽取单元的输出端与距离波门选通模块连接。3.根据权利要求1所述的一种雷达信号处理系统，其特征在于：所述的第一脉冲压缩模块和第二脉冲压缩模块用于实现匹配滤波，采用时域脉冲压缩模块或者频域脉冲压缩模块；所述的时域脉冲压缩模块包括四个FIR匹配滤波器和两个加法器；其中，第一FIR匹配滤波器和第二FIR匹配滤波器的第一输入端均接收I路信号，第一FIR匹配滤波器和第二FIR匹配滤波器的第二输入端分别接收脉冲响应序列，第一FIR匹配滤波器和第二FIR匹配滤波器进行卷积运算后分别输出至第一加法器的第一输入端和第二加法器的第一输入端；第三FIR匹配滤波器和第四FIR匹配滤波器的第一输入端均接收Q路信号，第三FIR匹配滤波器和第四FIR匹配滤波器的第二输入端分别接收脉冲响应序列，第三FIR匹配滤波器和第四FIR匹配滤波器进行卷积运算后分别输出至第一加法器的第二输入端和第二加法器的第二输入端；第一加法器和第二加法器经过加法运算后分别输出I/Q两路匹配滤波后的信号；所述的频域脉冲压缩模块包括FFT单元、复数乘法单元、匹配滤波器频谱单元、IFFT单元，FFT单元对输入的I/Q两路数字信号分别做FFT进行变换操作变换到频谱为S(w)的频域，复数乘法单元将S(w)的与匹配滤波器频谱单元输出的匹配滤波器的频谱H(w)相乘，IFFT单元把得到的成绩进行IFFT运算得到脉冲压缩的结果；所述的频谱H(w)为利用匹配滤波系数进行FFT得到的。4.根据权利要求1所述的一种雷达信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博，杨振宇，
申请(专利权)人：成都泰格微电子研究所有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51