一种弹载雷达信号处理半实物仿真测试系统技术方案

本发明专利技术属于雷达信号仿真处理领域，公开了一种弹载雷达信号处理半实物仿真测试系统，包括雷达导引头综合测试装置、模数转换模块、FPGA预处理模块、DSP成像处理模块、上位机显示终端；由信号源输出两路参考时钟，一路给雷达导引头综合测试装置作为参考时钟，一路给信号处理器作为采样时钟，由雷达导引头综合测试装置输出模拟雷达回波信号以及帧同步和脉冲同步信号，模数转换模块完成对模拟雷达回波的A/D采样，FPGA作为预处理模块，完成数据预处理和数据的乒乓传输，DSP成像处理模块中两片DSP芯片完成成像处理，另一片DSP芯片完成成像结果到上位机的传输，在上位机显示终端上实时显示成像处理结果。

A hardware in the loop simulation test system for missile borne radar signal processing

The invention belongs to the field of radar signal simulation and processing, and discloses a hardware-in-the-loop simulation and testing system for Missile-borne radar signal processing, which comprises a radar seeker comprehensive testing device, an analog-to-digital conversion module, a FPGA pre-processing module, a DSP imaging processing module and a host computer display terminal, and outputs two reference clocks from a signal source along the way to a radar seeker. Radar seeker integrated test device is used as reference clock, and signal processor is used as sampling clock. Analog radar echo signal, frame synchronization and pulse synchronization signal are output by radar seeker integrated test device. A/D conversion module completes A/D sampling of analog radar echo, and FPGA is used as pre-processing module. Data preprocessing and data ping-pong transmission, DSP imaging processing module in two DSP chips to complete the imaging processing, another DSP chip to complete the transmission of imaging results to the host computer, real-time display of imaging processing results on the host computer display terminal.

【技术实现步骤摘要】
一种弹载雷达信号处理半实物仿真测试系统
本专利技术属于雷达信号仿真处理
，尤其涉及一种弹载雷达信号处理半实物仿真测试系统，用于高速飞行器成像跟踪制导等领域。
技术介绍
为了适应日益复杂的战场环境，雷达科学技术飞速发展，对现代实时信号处理算法也提出了更高的要求。合成孔径雷达信号处理技术也成为各国探索和发展的热点，然而对于信号处理算法的性能并不能限于理论仿真，需要在实际应用中进一步验证。在以往合成孔径雷达信号处理机的测试验证过程中，有以下几个缺陷：一是信号处理机的实际性能往往需要外场实验验证，这种方法费时费力，无疑使研发周期增长，而且容易受到天气等外在条件的影响；二是，实际的弹载信号处理板又是一弹一板，没有统一的硬件平台，这对于新算法的验证带来很大困难；三是全实物的导引头系统外设较多，造价较高，用于信号处理算法的测试验证会带来额外的开销。因此对于雷达信号处理半实物仿真测试系统的构建对于实验室阶段信号处理机的仿真测试是十分必要的。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种弹载雷达信号处理半实物仿真测试系统，使实验室阶段测试验证更加接近外场实验，用于解决外场实验易受环境影响、开发周期长、成本高等一系列问题。雷达信号处理半实物仿真测试系统由雷达导引头综合测试装置模拟实际雷达前端输出模拟雷达回波，在信号处理器中完成一系列的信号处理算法，从而验证信号处理算法性能以及信号处理系统工作是否正常。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。一种弹载雷达信号处理半实物仿真测试系统，所述系统包括：时钟信号源、雷达导引头综合测试装置、信号处理器以及上位机显示终端；所述信号处理器包含：模数转换模块、FPGA信号预处理模块、DSP成像处理模块；所述时钟信号源上设置的参考时钟输出端与所述雷达导引头综合测试装置上设置的参考时钟输入端连接；所述时钟信号源上设置的采样时钟输出端与所述模数转换模块上设置的采样时钟输入端连接；所述雷达导引头综合测试装置上设置的模拟信号输出端与所述模数转换模块上设置的模拟信号输入端连接；所述雷达导引头综合测试装置上设置的同步信号输出端与所述FPGA信号预处理模块的同步信号输入端连接；所述模数转换模块的数字信号输出端与所述FPGA信号预处理模块的数字信号输入端连接；所述FPGA信号预处理模块的数字信号输出端与所述DSP成像处理模块的数字信号输入端连接；所述DSP成像处理模块的数字信号输出端通过以太网与所述上位机显示终端的数字信号输入端连接。本专利技术技术方案的特点和进一步的改进为：(1)所述雷达导引头综合测试装置，用于从仿真软件获取仿真雷达回波信号，完成所述仿真雷达回波信号到模拟雷达回波信号的转换，并将所述模拟雷达回波信号通过四路SMA接口发送给模数转换模块的四路模拟信号输入端；所述雷达导引头综合测试装置，还用于设置雷达回波帧同步信号和脉冲同步信号，并将所述雷达回波帧同步信号和所述脉冲同步信号通过BNC接口发送给FPGA信号预处理模块；所述模数转换模块，用于对所述模拟雷达回波信号依次进行放大、单端转差分操作以及A/D采样，并将采样后得到的数字雷达信号通过12位LVDS接口发送给FPGA信号预处理模块；所述FPGA信号预处理模块，用于按照所述雷达回波帧同步信号和脉冲同步信号对所述数字雷达信号依次进行数字下变频和脉冲压缩的预处理操作，得到预处理后的数字雷达信号，并将所述预处理后的数字雷达信号通过SRIO接口乒乓发送给DSP成像处理模块；所述DSP成像处理模块，用于对所述预处理后的数字雷达信号进行成像，并将雷达信号成像结果通过千兆以太网发送给上位机显示终端；所述上位机显示终端，用于实时显示雷达信号成像结果。(2)所述模数转换模块包含：四个放大器和四个A/D转换器，所述四个放大器与所述四个A/D转换器对应连接；所述放大器，用于对输入的模拟雷达回波信号进行放大，并将单端信号转成差分信号；所述放大器对模拟雷达回波信号进行放大的增益由FPGA信号预处理模块通过SPI接口进行控制；所述A/D转换器，用于对放大后的差分信号进行A/D采样得到数字雷达信号，并将所述数字雷达信号发送给FPGA信号预处理模块。(3)所述FPGA信号预处理模块包含：数据整理子模块、数字下变频子模块、脉冲压缩子模块、数据缓冲子模块和SRIO传输子模块；所述数据整理子模块，用于对所述数字雷达信号进行整理，将无符号数变为有符号数，并将数据位宽由12位扩展为16位，并将每个脉冲重复周期内的数据点数截取为4096点，对数据进行时钟域转换，并传输至数字下变频模块；所述数字下变频子模块，用于接收数据整理子模块处理后的数据，根据雷达回波帧同步信号和脉冲同步信号对数据进行混频、滤波，并产生雷达回波帧同步信号和脉冲同步信号，传送至脉冲压缩子模块；所述脉冲压缩子模块，用于接收数字下变频子模块处理后的数据，并根据雷达回波帧同步信号和脉冲同步信号对数据进行4096点FFT运算、匹配滤波以及4096点IFFT运算，并产生雷达回波帧同步信号和脉冲同步信号，传送至数据缓冲子模块；所述数据缓冲子模块，用于对数据进行时钟域转换，并为SRIO传输子模块提供脉冲起始传输标志；所述SRIO传输子模块，用于接收数据缓冲子模块的数据，检测帧起始标志，完成SRIO流写协议，将数据乒乓传输给DSP成像处理模块。(4)所述DSP成像处理模块包含三个DSP芯片，分别记为DSP1，DSP2，DSP3；所述DSP1通过Hyperlink接口与DSP2连接，所述DSP3通过PCI-Express接口与DSP2连接；FPGA信号预处理模块，用于向DSP1发送4096个脉冲数据之后，再向DSP3发送同样数据量的数据，在DSP1和DSP3之间依次轮换，将所述预处理后的数字雷达信号通过SRIO接口乒乓发送给DSP成像处理模块；所述DSP1和所述DSP3，用于乒乓接收FPGA信号预处理模块发送的预处理后的数字雷达信号；并分别对接收到的预处理后的数字雷达信号进行多普勒中心估计、距离走动校正、距离弯曲校正、二次距离脉压、运动误差估计与补偿、方位压缩以及几何校正的成像过程，得到雷达信号成像结果，并将所述雷达信号成像结果发送给DSP2；所述DSP2将雷达信号成像结果通过千兆以太网发送给上位机显示终端。(5)所述DSP2通过SGMII接口连接至千兆以太网转换芯片，所述千兆以太网转换芯片通过RJ45网口连接至上位机显示终端。本专利技术具有以下优点：第一，本专利技术由于采用雷达导引头综合测试装置，该装置有8192GB的固态硬盘，存储量大，可以对MATALB产生的任意数据量的雷达回波信号进行回放；第二，本专利技术雷达导引头综合测试装置有四路最高500MHz的DA芯片，可以对MATLAB产生的满足硬件参数的最多四路雷达中频回波信号进行回放，四路信号可以相同，也可以不同，可以同时完成信号处理板多通道的验证；第三，本专利技术由于采用雷达导引头综合测试装置，该装置具有一路参考时钟输入接口，一路帧同步和一路脉冲同步输出接口，回波数据按照上述三种信号进行回放，模拟实际雷达前端工作情况；第四，本专利技术所涉及FPGA芯片选用逻辑资源、存储器资源、DSP资源较丰富的Virtex-6系列芯片，DSP芯片也选用业界最高性能的TMS320C6678芯片，每片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹载雷达信号处理半实物仿真测试系统，其特征在于，所述系统包括：时钟信号源、雷达导引头综合测试装置、信号处理器以及上位机显示终端；所述信号处理器包含：模数转换模块、FPGA信号预处理模块、DSP成像处理模块；所述时钟信号源上设置的参考时钟输出端与所述雷达导引头综合测试装置上设置的参考时钟输入端连接；所述时钟信号源上设置的采样时钟输出端与所述模数转换模块上设置的采样时钟输入端连接；所述雷达导引头综合测试装置上设置的模拟信号输出端与所述模数转换模块上设置的模拟信号输入端连接；所述雷达导引头综合测试装置上设置的同步信号输出端与所述FPGA信号预处理模块的同步信号输入端连接；所述模数转换模块的数字信号输出端与所述FPGA信号预处理模块的数字信号输入端连接；所述FPGA信号预处理模块的数字信号输出端与所述DSP成像处理模块的数字信号输入端连接；所述DSP成像处理模块的数字信号输出端通过以太网与所述上位机显示终端的数字信号输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种弹载雷达信号处理半实物仿真测试系统，其特征在于，所述系统包括：时钟信号源、雷达导引头综合测试装置、信号处理器以及上位机显示终端；所述信号处理器包含：模数转换模块、FPGA信号预处理模块、DSP成像处理模块；所述时钟信号源上设置的参考时钟输出端与所述雷达导引头综合测试装置上设置的参考时钟输入端连接；所述时钟信号源上设置的采样时钟输出端与所述模数转换模块上设置的采样时钟输入端连接；所述雷达导引头综合测试装置上设置的模拟信号输出端与所述模数转换模块上设置的模拟信号输入端连接；所述雷达导引头综合测试装置上设置的同步信号输出端与所述FPGA信号预处理模块的同步信号输入端连接；所述模数转换模块的数字信号输出端与所述FPGA信号预处理模块的数字信号输入端连接；所述FPGA信号预处理模块的数字信号输出端与所述DSP成像处理模块的数字信号输入端连接；所述DSP成像处理模块的数字信号输出端通过以太网与所述上位机显示终端的数字信号输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种弹载雷达信号处理半实物仿真测试系统，其特征在于，所述雷达导引头综合测试装置，用于从仿真软件获取仿真雷达回波信号，完成所述仿真雷达回波信号到模拟雷达回波信号的转换，并将所述模拟雷达回波信号通过四路SMA接口发送给模数转换模块的四路模拟信号输入端；所述雷达导引头综合测试装置，还用于设置雷达回波帧同步信号和脉冲同步信号，并将所述雷达回波帧同步信号和所述脉冲同步信号通过BNC接口发送给FPGA信号预处理模块；所述模数转换模块，用于对所述模拟雷达回波信号依次进行放大、单端转差分操作以及A/D采样，并将A/D采样后得到的数字雷达信号通过12位LVDS接口发送给FPGA信号预处理模块；所述FPGA信号预处理模块，用于按照所述雷达回波帧同步信号和脉冲同步信号对所述数字雷达信号依次进行数字下变频和脉冲压缩的预处理操作，得到预处理后的数字雷达信号，并将所述预处理后的数字雷达信号通过SRIO接口乒乓发送给DSP成像处理模块；所述DSP成像处理模块，用于对所述预处理后的数字雷达信号进行成像，并将雷达信号成像结果通过千兆以太网发送给上位机显示终端；所述上位机显示终端，用于实时显示雷达信号成像结果。3.根据权利要求2所述的一种弹载雷达信号处理半实物仿真测试系统，其特征在于，所述模数转换模块包含：四个放大器和四个A/D转换器，所述四个放大器与所述四个A/D转换器对应连接；所述放大器，用于对输入的模拟雷达回波信号进行放大，并将放大后的单端信号转成差分信号；所述放大器对模拟雷达回波信号进行放大的增益由FPGA信号预处理模块通过SPI接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峥，韩斐，宋凤博，宋超，张元超，张政，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61