一种单兵雷达高集成度信号处理系统及信号处理方法技术方案

本发明专利技术属于雷达信号处理技术领域，公开了一种单兵雷达高集成度信号处理系统及信号处理方法，该系统包括：分别与FPGA连接的DSP、ADC、DAC和网口模块，与网口模块通信的上位机显控终端模块；天线模块与FPGA连接，天线模块中的时钟产生模块的信号输出端与时钟芯片连接，时钟芯片分别与ADC和DAC连接；天线模块内的雷达回波的I/Q信号分别与ADC的信号输入端连接；该系统采用FPGA+DSP架构，FPGA完成对雷达回波的采集以及信号预处理功能，DSP对雷达回波数据进行实时处理，将采集数据生成点迹，实现了动目标的检测以及航迹的关联，对雷达回波信号的处理能力更强，存储能力更强，且集成度高。

【技术实现步骤摘要】
一种单兵雷达高集成度信号处理系统及信号处理方法
本专利技术涉及雷达信号处理
，具体涉及一种单兵雷达高集成度信号处理系统及信号处理方法。
技术介绍
单兵雷达可以在夜间和恶劣气候环境下检测和识别移动的目标，在平时可用于边境和敏感地区的监视与敌情报警。单兵雷达优化体积，便于步兵侦查时轻易携带一直是设计时必须考虑的重点。单兵雷达信号处理机是雷达系统的重要组成部分，单兵雷达信号处理机是对雷达回波信号进行检测和信息提取、处理，庞大的数据量需要实时处理和传输，随着雷达系统的发展，系统集成度越来越高。单兵雷达信号处理机是对雷达回波进行采集存储和处理，随着雷达系统的发展，系统集成度越来越高，基于现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)的信号处理设计已成为趋势。而雷达庞大的数据量需要满足实时处理和传输要求，数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)可以满足算法控制结构复杂、运算速度高、寻址方式灵活和通信性能强等现代数字信号处理的需求，通过编程可以广泛应用于信号处理领域。单兵雷达信号处理机在DSP上可以实现信号处理功能，完成雷达回波数据的动目标检测。基于上述分析，单独采用DSP或者FPGA作为数据采集系统的控制核心部分都不是最佳选择。如果将DSP与FPGA的结合，使DSP的高速数据处理能力与FPGA的高速、复杂组合逻辑和时序逻辑控制能力相结合，则可以互补二者之间的不足，更适合雷达信号处理的应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种单兵雷达高集成度信号处理系统及信号处理方法，该系统采用FPGA+DSP架构，结合了FPGA强大的逻辑控制能力和DSP的高速信号处理能力的优点，在FPGA完成对雷达回波的采集以及信号预处理功能，DSP对雷达回波数据进行实时处理，将采集数据生成点迹，实现了航迹关联，完成雷达回波数据的动目标检测和运动轨迹的关联；其对雷达回波信号的处理能力更强，存储能力更强，且集成度高。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。(一)一种单兵雷达高集成度信号处理系统，包括：单兵雷达信号处理机、天线模块、伺服模块和上位机显控终端模块；其中，所述单兵雷达信号处理机包含FPGA、数字信号处理器、模拟数字转换器、数字模拟转换器和网口模块；所述天线模块包含时钟产生模块、天线开关发射控制模块；所述FPGA与数字信号处理器之间通过RapidIO接口连接，所述模拟数字转换器的配置部分和数据传输分别通过SPI接口和LVDS接口与FPGA连接，所述数字模拟转换器的配置部分和数据传输分别通过SPI接口和LVDS接口与FPGA连接；所述FPGA与所述网口模块通过RGMII接口连接；所述网口模块与所述上位机显控终端模块通过以太网接口连接；所述伺服模块与所述FPGA通过两路标准收发RS422接口连接；所述天线开关发射控制模块与所述FPGA通过异步串行RS-232接口连接；所述时钟产生模块的信号输出端与天线模块的SMP连接器连接，并依次连接单兵雷达信号处理机内的SMP连接器、变压器和时钟芯片；所述时钟芯片分别通过LVDS接口与所述模拟数字转换器和数字模拟转换器连接；雷达回波的I/Q两路信号分别与模拟数字转换器的信号输入端连接；所述数字模拟转换器的信号输出端与天线模块的SMP连接器连接。进一步的，所述FPGA外连接有DDR3、EMMC；所述数字信号处理器外连接有DDR3。进一步的，所述模拟数字转换器包含SMP连接器、变压器和AD芯片；其中，雷达回波的I路信号与天线模块的SMP连接器连接，并依次连接模拟数字转换器的SMP连接器、变压器和AD芯片；雷达回波的Q路信号与天线模块的SMP连接器连接，并依次连接模拟数字转换器的SMP连接器、变压器和AD芯片；所述时钟芯片与所述AD芯片通过LVDS接口连接，所述AD芯片的配置部分和数据传输分别通过SPI接口和LVDS接口与所述FPGA连接。进一步的，所述数字模拟转换器包含SMP连接器、变压器和DA芯片；所述DA芯片的信号输出端依次连接数字模拟转换器的变压器、SMP连接器，并与天线模块的SMP连接器连接；所述时钟芯片与所述DA芯片通过LVDS接口连接，所述DA芯片的配置部分和数据传输分别通过SPI接口和LVDS接口与所述FPGA连接。进一步的，所述EMMC主要用于存储大量的雷达回波数据并通过网口模块导出雷达回波数据便于进行数据分析；外挂在FPGA上的DDR3用来缓存雷达回波数据、FPGA程序和FPGA需要预处理的数据；外挂在DSP的DDR3用来缓存DSP处理的数据和DSP程序。进一步的，所述天线模块用于获取雷达回波信号；所述模拟数字转换器用于对雷达回波信号采样并转换为雷达数字信号；所述FPGA用于对雷达数字信号在方位向和距离向做快速傅里叶变换；所述DSP用于对FPGA预处理的雷达信号通过MTI算法和航迹关联算法，实现动目标的检测以及航迹的关联。(二)一种单兵雷达信号处理方法，包括以下步骤：步骤1，给单兵雷达信号处理机、天线模块、伺服模块和上位机显控终端模块上电，伺服模块上电自检，并将伺服模块正常工作信号传给上位机显控终端模块；上位机显控终端模块配置天线模块和伺服模块工作参数并进行工作参数装订，将装订好的工作参数通过网口模块传给FPGA的PS端；步骤2，PS端通过AXI总线传送到PL端，分别通过RS232、RS422接口完成对天线模块、伺服模块的控制；天线模块获取雷达回波信号，所述雷达回波信号经过ADC采样后，转换为雷达数字信号；步骤3，雷达数字信号通过FPGA进行预处理，得雷达预处理信号；步骤4，雷达预处理信号通过RapidIO接口发送到数字信号处理器，数字信号处理器对所述雷达预处理信号通过MIT算法和航迹关联算法实现动目标的检测和航迹的关联；步骤5，将目标的航迹关联结果通过网口模块传输给上位机显控终端模块显示。进一步的，步骤3中，所述预处理为分别在方位向和距离向上做快速傅里叶变换。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术单兵雷达高集成度信号处理系统采用FPGA+DSP架构，结合了FPGA强大的逻辑控制能力和DSP的高速信号处理能力的优点，在FPGA完成对雷达回波的采集以及信号预处理功能，DSP完成对雷达回波数据的相关处理，DSP对雷达回波数据进行实时处理，将采集数据生成点迹，实现了航迹关联，完成雷达回波数据的动目标检测和运动轨迹的关联。本专利技术与传统单兵雷达信号处理机相比，信号处理能力更强，存储能力更强。(2)本专利技术将FPGA、DSP、ADC、DAC、EMMC以及网口模块等芯片集成在一块板卡上，在一块板卡上实现单兵雷达信号处理功能，集成度得到了很大的提高。附图说明下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。图1为单兵雷达高集成度信号处理系统结构图；图2为单兵雷达高集成度信号处理系统的PCB板图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单兵雷达高集成度信号处理系统，其特征在于，包括：单兵雷达信号处理机、天线模块、伺服模块和上位机显控终端模块；其中，所述单兵雷达信号处理机包含FPGA、数字信号处理器、模拟数字转换器、数字模拟转换器和网口模块；/n所述天线模块包含时钟产生模块、天线开关发射控制模块；/n所述FPGA与数字信号处理器之间通过RapidIO接口连接，所述模拟数字转换器的配置部分和数据传输分别通过SPI接口和LVDS接口与FPGA连接，所述数字模拟转换器的配置部分和数据传输分别通过SPI接口和LVDS接口与FPGA连接；所述FPGA与所述网口模块通过RGMII接口连接；所述网口模块与所述上位机显控终端模块通过以太网接口连接；/n所述伺服模块与所述FPGA通过两路标准收发RS422接口连接；/n所述天线开关发射控制模块与所述FPGA通过异步串行RS-232接口连接；/n所述时钟产生模块的信号输出端与天线模块的SMP连接器连接，并依次连接单兵雷达信号处理机内的SMP连接器、变压器和时钟芯片；所述时钟芯片分别通过LVDS接口与所述模拟数字转换器和数字模拟转换器连接；/n雷达回波的I/Q两路信号分别与模拟数字转换器的信号输入端连接；所述数字模拟转换器的信号输出端与天线模块的SMP连接器连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种单兵雷达高集成度信号处理系统，其特征在于，包括：单兵雷达信号处理机、天线模块、伺服模块和上位机显控终端模块；其中，所述单兵雷达信号处理机包含FPGA、数字信号处理器、模拟数字转换器、数字模拟转换器和网口模块；
所述天线模块包含时钟产生模块、天线开关发射控制模块；
所述FPGA与数字信号处理器之间通过RapidIO接口连接，所述模拟数字转换器的配置部分和数据传输分别通过SPI接口和LVDS接口与FPGA连接，所述数字模拟转换器的配置部分和数据传输分别通过SPI接口和LVDS接口与FPGA连接；所述FPGA与所述网口模块通过RGMII接口连接；所述网口模块与所述上位机显控终端模块通过以太网接口连接；
所述伺服模块与所述FPGA通过两路标准收发RS422接口连接；
所述天线开关发射控制模块与所述FPGA通过异步串行RS-232接口连接；
所述时钟产生模块的信号输出端与天线模块的SMP连接器连接，并依次连接单兵雷达信号处理机内的SMP连接器、变压器和时钟芯片；所述时钟芯片分别通过LVDS接口与所述模拟数字转换器和数字模拟转换器连接；
雷达回波的I/Q两路信号分别与模拟数字转换器的信号输入端连接；所述数字模拟转换器的信号输出端与天线模块的SMP连接器连接。


2.根据权利要求1所述的单兵雷达高集成度信号处理系统，其特征在于，所述FPGA外连接有DDR3、EMMC；所述数字信号处理器外连接有DDR3。


3.根据权利要求1所述的单兵雷达高集成度信号处理系统，其特征在于，所述模拟数字转换器包含SMP连接器、变压器和AD芯片；其中，雷达回波的I路信号与天线模块的SMP连接器连接，并依次连接模拟数字转换器的SMP连接器、变压器和AD芯片；雷达回波的Q路信号与天线模块的SMP连接器连接，并依次连接模拟数字转换器的SMP连接器、变压器和AD芯片；所述时钟芯片与所述AD芯片通过LVDS接口连接，所述AD芯片的配置部分和数据传输分别通过SPI接口和LVDS接口与所述FPGA连接。


4.根据权利要求1所述的单兵雷达高集成度信号处理系统，其特征在于，所述数字模拟转换器包含SMP连接器、变压器和DA芯片；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王虹现，李雪，谭高伟，梁悦，
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