一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统及方法，本发明专利技术在数据采集过程中有效的保证了回波信号的同步性，采集获取的脉冲信号之间有确定的相位信息；采集的回波数据按照多样的缓存模式处理后，符合雷达算法尤其是相参雷达算法的对于数据源的需求，可进行数据在线分析，实时验证算法是否可靠、合理。同时，本发明专利技术在中频雷达回波数据采集过程中，使用统一的外部时钟、外部触发信号，采集的雷达回波脉冲具有确定的相位信息，系统可进行相参处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统及方法。
技术介绍
雷达回波信号是雷达系统中最基础的部分，所有的雷达算法及处理都是基于雷达回波信号进行的。在雷达回波信号采集系统中，受限于采样器件的水平与处理性能，实现雷达回波信号的直接采样有比较大的难度，往往是在中频进行雷达回波的高速采集。专利号CN101178434A公开了一种雷达数据采集系统及其采集方法，该系统将采集的雷达数据信号进行采样量化处理、将经过处理后的数据传至存储功能模块中、将数据从存储功能模块中取出并通过PCI总线控制装置传送至数据记录主机。实现了雷达回波的实时采集、传送和存储。专利号CN103294836A公开了一种基于PCIE的雷达数据采集显控系统及其方法，系统包括上位机模块，PCIE接口模块，FPGA控制模块，AD采集模块和存储模块，提高了数据传输速率，实现了雷达回波的高速处理。上述两个专利中，采集过程中没有涉及时钟同步以及脉冲触发信号，采集的雷达回波数据中仅仅包含了幅值信息，相邻脉冲之间没有确定的相位信息，系统相参性无法保证，无法进行有关相参的算法处理。目前，在雷达回波数据采集系统中大都是先采集大量试验数据，事后进行离线算法分析、验证，没有提供将采集的回波数据作为数据源赋值给雷达算法进行在线数据分析功能。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统及方法，本专利技术在数据采集过程中有效的保证了回波信号的同步性，采集获取的脉冲信号之间有确定的相位信息；采集的回波数据按照多样的缓存模式处理后，符合雷达算法尤其是相参雷达算法对于数据源的需求，可进行数据在线分析，实时验证算法是否可靠、合理。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统，包括数据采集单元和上位机，其中：所述数据采集单元，包括多路采集通道、外部触发信号和外部时钟接口；所述多路采集通道与射频源中频输出相连，实现中频回波信号同步采集；所述外部触发信号、外部时钟接口与射频源触发输出、时钟输出接口相连，以保证采集的雷达回波脉冲有确定的相位信息；所述上位机，被配置为对采集变量、路径变量和通信进行初始化；设置数据采集单元的采样参数、触发参数和时钟参数；设置接收数据缓存模式；根据设置的采样参数、数据缓存模式和输入的采集列数经多模式配置管理后完成创建缓存阵列；进行数据采集、接收并将接收数据按照索引存入缓存阵列，根据缓存阵列实际使用索引依次导入回波数据，进行雷达算法在线分析。所述数据采集单元通过PCI-E总线与上位机相连；所述上位机的采样参数配置具体包括采样率、采样长度、采样通道和采样量程。所述触发参数的配置具体包括触发源、触发模式、触发通道、触发电平、触发方向和触发周期。所述时钟参数包括外部时钟和内部时钟。所述上位机根据相邻脉冲是否具有确定的相位信息将数据缓存分为Mod1非相参模式、Mod2相参模式和Mod3定时模式。所述上位机采集列数是指连续采集设定的多列数据，每列数据包括的脉冲点数是设定的采样长度数值；所述上位机的雷达算法可采用相参算法也可用非相参雷达算法，根据采集数据的缓存模式或实际需求可随时更改配置；所述上位机还配置有显示模块，显示雷达算法导入采集的数据后解析的目标位置信息以及运算耗时。基于上述分析系统的工作方法，包括以下步骤：(1)对采集变量、路径变量和通信进行初始化；(2)设置数据采集单元的采样参数、触发参数和时钟参数；(3)输入采集列数，选择数据缓存模式，发送采集数据指令；(4)创建缓存阵列，在数据读取线程中进行数据采集、接收并将数据存入缓存阵列；(5)根据缓存阵列实际使用索引依次导入回波数据，进行雷达算法在线分析；(6)显示信息。所述步骤(1)中，具体包括：步骤(1.1)：采集变量初始化；步骤(1.2)：路径初始化，包括数据存盘路径、雷达算法函数文件所在路径；步骤(1.3)：通信检测，实现上位机与数据采集单元握手通信，通信成功则进入步骤(2)，否则，确定错误的原因，解决后重新执行通信检测。所述步骤(3)中，选择数据缓存模式，数据缓存模式按照相邻脉冲是否具有确定的相位信息分为Mod1非相参模式、Mod2相参模式和Mod3定时模式，其中：Mod1非相参模式：上位机接收1，2，3…M列雷达回波数据，一列数据为一个触发周期内采集的L个数据点，缓存在M列L行二维数组中，采集完M列后，清空该数组，重新采集1，2，3…M列数据。Mod2相参模式：上位机接收1，2，3…M列雷达回波数据，缓存在M列L行二维数组中，采集完M列后，每采集完1列数据依据先进先出原则，剔除最早采集的1列数据，加入新采集的1列，按照采集时序重新排列数组成员顺序，实时更新该数组。Mod3定时模式，设定采集时间参数变量t，则t时间内采集的数据列数：M＝t/T*L，上位机接收1，2，3…M列雷达回波数据，缓存在M列L行二维数组中，采集完M列数据后，定时采集结束。其中，M为采集列数，L为采样长度，T为触发信号周期。所述步骤(4)中，创建缓存阵列，进行数据采集、接收并将数据存入缓存阵列，具体包括：(4-1)依据选择的采样长度、采集通道、数据缓存模式以及输入的采集列数，创建缓存阵列Buffer[Index][M*L*C]用于存储多路雷达回波数据；(4-2)定义全局变量CN作为采集列数计数变量，初始化为0，设定缓存阵列索引Index的上限数值；(4-3)读取一列数据，将数据存入Buffer[Index][L*C]，CN加1；(4-4)循环执行步骤(4-3)，当CN＝＝M时，Buffer[Index][M*L*C]存满数据，接收数据处理完毕，CN＝0，索引Index加1；(4-5)当缓存阵列索引Index等于设定上限数值时，令Index＝0；其中，Index为缓存阵列索引，M为采集列数，L为采样长度，C为采集通道数量。所述步骤(5)中，根据缓存阵列实际使用索引依次导入回波数据，进行雷达算法在线分析，具体步骤包括：(5-1)定义全局变量CurIndex作为缓存阵列Buffer的实际使用索引，初始化为0；(5-2)读取Buffer[CurIndex][M*L*C]，作为变量传递给雷达算法函数；(5-3)雷达算法运行结束，实际使用索引CurIndex加1，显示目标；(5-4)循环执行步骤(5-2)-(5-3)，当CurIndex等于缓存阵列索引Index设定的上限数值时，CurIndex＝0。其中，CurIndex为缓存阵列实际使用索引，M为采集列数，L为采样长度，C为采集通道数量。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术在中频雷达回波数据采集过程中，使用统一的外部时钟、外部触发信号，采集的雷达回波脉冲具有确定的相位信息，系统可进行相参处理；(2)本专利技术采集的雷达回波经多样的缓存模式处理后，符合雷达算法尤其是相参雷达算法对于数据源的需求，可进行数据在线分析，实时验证算法是否可靠、合理；(3)本专利技术在雷达回波数据接收处理与雷达算法在线数据分析并行操作过程中，采用多线程以及缓存队列机制，避免了雷达算法处理时间超过数据采集时间或者系统繁忙、运行阻塞等因素造成的实时数据丢失，数据分析没有连续性的问题，具有强大容错处理能力；(4)本专利技术在数据采集与分析过程中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统，其特征是：包括数据采集单元和上位机，其中：所述数据采集单元，包括多路采集通道、外部触发信号和外部时钟接口；所述多路采集通道与射频源中频输出相连，实现中频回波信号同步采集；所述外部触发信号、外部时钟接口与射频源触发输出、时钟输出接口相连，以保证采集的雷达回波脉冲有确定的相位信息；所述上位机，被配置为对采集变量、路径变量和通信进行初始化；设置数据采集单元的采样参数、触发参数和时钟参数；设置接收数据缓存模式；根据设置的采样参数、数据缓存模式和输入的采集列数经多模式配置管理后完成创建缓存阵列；进行数据采集、接收并将接收数据按照索引存入缓存阵列，根据缓存阵列实际使用索引依次导入回波数据，进行雷达算法在线分析。

【技术特征摘要】
1.一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统，其特征是：包括数据采集单元和上位机，其中：所述数据采集单元，包括多路采集通道、外部触发信号和外部时钟接口；所述多路采集通道与射频源中频输出相连，实现中频回波信号同步采集；所述外部触发信号、外部时钟接口与射频源触发输出、时钟输出接口相连，以保证采集的雷达回波脉冲有确定的相位信息；所述上位机，被配置为对采集变量、路径变量和通信进行初始化；设置数据采集单元的采样参数、触发参数和时钟参数；设置接收数据缓存模式；根据设置的采样参数、数据缓存模式和输入的采集列数经多模式配置管理后完成创建缓存阵列；进行数据采集、接收并将接收数据按照索引存入缓存阵列，根据缓存阵列实际使用索引依次导入回波数据，进行雷达算法在线分析。2.如权利要求1所述的一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统，其特征是：所述数据采集单元通过PCI-E总线与上位机相连；所述上位机的采样参数配置具体包括采样率、采样长度、采样通道和采样量程。3.如权利要求1所述的一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统，其特征是：所述触发参数的配置具体包括触发源、触发模式、触发通道、触发电平、触发方向和触发周期；所述时钟参数包括外部时钟和内部时钟。4.如权利要求1所述的一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统，其特征是：所述上位机采集列数是指连续采集设定的多列数据，每列数据包括的脉冲点数是设定的采样长度数值。5.如权利要求1所述的一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统，其特征是：所述上位机的雷达算法采用相参算法或非相参雷达算法，根据采集数据的缓存模式或实际需求随时更改配置；所述上位机还配置有显示模块，显示雷达算法导入采集的数据后解析的目标位置信息以及运算耗时。6.基于如权利要求1-5中任一项所述的分析系统的工作方法，其特征是：包括以下步骤：(1)对采集变量、路径变量和通信进行初始化；(2)设置数据采集单元的采样参数、触发参数和时钟参数；(3)输入采集列数，选择数据缓存模式，发送采集数据指令；(4)创建缓存阵列，在数据读取线程中进行数据采集、接收并将数据存入缓存阵列；(5)根据缓存阵列实际使用索引依次导入回波数据，进行雷达算法在线分析；(6)显示信息。7.如权利要求6所述的工作方法，其特征是：所述步骤(1)中，具体包括：步骤(1.1)：采集变量初始化；步骤(1.2)：路径初始化，包括数据存盘路径、雷达算法函数文件所在路径；步骤(1.3)：通信检测，实现上位机与数据采集单元握手通信，通信成功则进入步骤(2)，否则，确定错误的原因，解决后重新执行通信检测。8.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：常天英，张延波，赵兴文，杨秀蔚，张琳，颜广，田现忠，崔洪亮，
申请(专利权)人：山东省科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37