一种基于软件定义框架的复杂雷达信号系统和方法技术方案

本申请涉及一种基于软件定义框架的复杂雷达信号系统和方法，该系统通过基于CPU和FPGA异构平台，将传统脉冲雷达和连续波雷达系统以软件定义的手段设计融为一体，采用简单的时隙+数据窗口的波形生成控制方式，可以统一的软硬件架构在同一台系统设备中设计和实现包括脉冲雷达和连续波雷达在内的多种复杂雷达信号的生成、发送和接收处理，达到了大幅降低设备复杂度，大幅降低设备造价的目标，从而有效的大幅降低雷达对抗、教学与实训以及雷达设备测试等领域的设备成本。设备测试等领域的设备成本。设备测试等领域的设备成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于软件定义框架的复杂雷达信号系统和方法


[0001]本专利技术属于雷达
，涉及一种基于软件定义框架的复杂雷达信号系统和方法。

技术介绍

[0002]脉冲雷达系统通过测量发射和接收脉冲之间的时间差来确定目标的距离和方向，连续波雷达系统以恒定频率发射连续波信号，接收信号存在多普勒频移，可用于确定目标速度。传统雷达设计通常独立设计为脉冲雷达或连续波雷达，依据各自不同的特性选定对应的信号生成和计算单元，以及包括数模转换设备和天线在内的射频收发设备，在专用领域这样的设计可以提高设计效率，降低开发难度。但在雷达对抗、雷达教学与实训以及雷达设备测试等领域，需要多套各自独立的脉冲雷达和连续波雷达，存在着设备成本较高的技术问题。

技术实现思路

[0003]针对上述传统方法中存在的问题，本专利技术提出了一种基于软件定义框架的复杂雷达信号系统和一种基于软件定义框架的复杂雷达信号处理方法，能够大幅降低雷达对抗、教学与实训以及雷达设备测试等领域的设备成本。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术实施例采用以下技术方案：一方面，提供一种基于软件定义框架的复杂雷达信号系统，包括CPU子系统、FPGA子系统和射频子系统，CPU子系统安装有软件定义的CPU组件，FPGA子系统安装有软件定义的FPGA组件，射频子系统安装有软件定义的射频组件；CPU组件通过用户端界面获取当前所需发射或接收的复杂雷达波形数据的设置数据后，根据设置数据按照时隙+数据窗口的射频数据收发控制结构进行雷达波形参数配置，生成复杂雷达波形数据对应的波形参数并向FPGA组件输出，FPGA组件根据波形参数在指定时间发送特定的波形信号到射频组件或从射频组件接收波形信号；射频组件用于将基带信号上采样为中频信号后驱动射频硬件对波形信号进行宽带射频变换后输出，或者用于接收外部雷达信号后进行宽度射频变换输出波形信号；射频数据收发控制结构中，数据窗口长度与时隙的总长度设为相同时，波形信号对应为连续波雷达的信号，数据窗口长度设为小于时隙的总长度时，波形信号对应为脉冲雷达的信号。
[0005]在其中一个实施例中，上述系统还包括DDR存储器，DDR存储器分别通信连接CPU子系统和FPGA子系统，DDR存储器用于存储CPU子系统发送的各复杂雷达波形数据并向FPGA子系统提供数据读取接口；各复杂雷达波形数据包括连续波雷达数据、脉冲压缩雷达数据和简单脉冲雷达数据，雷达数据包括基带或中频调制数据。
[0006]在其中一个实施例中，CPU组件根据设置数据按照时隙+数据窗口的射频数据收发控制结构进行雷达波形参数配置时，利用设置数据修改射频数据收发控制结构中的时隙长度、数据窗口长度和/或收发窗口偏移的值，得到波形参数。
[0007]在其中一个实施例中，在发射波形信号时，CPU组件将收发窗口偏移的值设为0并在每一个时隙长度将数据窗口长度的值设为设置数据中指定的数据窗口值。
[0008]在其中一个实施例中，在接收波形信号时，CPU组件在每一个时隙长度内将数据窗口长度的值设为设置数据中指定的数据窗口值后，分别将收发窗口偏移的值设为设置数据中指定的不同偏移量。
[0009]在其中一个实施例中，在接收波形信号时，CPU组件在每一个时隙长度内分别将数据窗口长度的值设为设置数据中指定的不同数据窗口值，并将收发窗口偏移的值设为设置数据中指定的不同偏移量。
[0010]另一方面，还提供一种基于软件定义框架的复杂雷达信号处理方法，包括：CPU组件通过用户端界面获取当前所需发射或接收的复杂雷达波形数据的设置数据；CPU组件根据设置数据按照时隙+数据窗口的射频数据收发控制结构进行雷达波形参数配置，生成复杂雷达波形数据对应的波形参数并向FPGA组件输出；FPGA组件根据波形参数在指定时间发送特定的波形信号到射频组件或从射频组件接收波形信号；射频组件将基带信号上采样为中频信号后驱动射频硬件对波形信号进行宽带射频变换后输出，或者接收外部雷达信号后进行宽度射频变换输出波形信号；射频数据收发控制结构中，数据窗口长度与时隙的总长度设为相同时，波形信号对应为连续波雷达的信号，数据窗口长度设为小于时隙的总长度时，波形信号对应为脉冲雷达的信号。
[0011]在其中一个实施例中，上述方法还包括：CPU组件发送的各复杂雷达波形数据到DDR存储器进行存储；FPGA子系统通过DDR存储器提供的数据读取接口，实时从DDR存储器读取复杂雷达波形数据；各复杂雷达波形数据包括连续波雷达数据、脉冲压缩雷达数据和简单脉冲雷达数据，雷达数据包括基带或中频调制数据。
[0012]在其中一个实施例中，CPU组件根据设置数据按照时隙+数据窗口的射频数据收发控制结构进行雷达波形参数配置时，利用设置数据修改射频数据收发控制结构中的时隙长度、数据窗口长度和/或收发窗口偏移的值，得到波形参数。
[0013]在其中一个实施例中，上述方法还包括：在发射波形信号时，CPU组件将收发窗口偏移的值设为0并在每一个时隙长度将数据窗口长度的值设为设置数据中指定的数据窗口值。
[0014]上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：上述基于软件定义框架的复杂雷达信号系统和方法，通过基于CPU和FPGA异构平台，将传统脉冲雷达和连续波雷达系统以软件定义的手段设计融为一体，采用简单的时隙+数据窗口的波形生成控制方式，可以统一的软硬件架构在同一台系统设备中设计和实现包括脉冲雷达和连续波雷达在内的多种复杂雷达信号的生成、发送和接收处理，达到了大幅降低设备复杂度，大幅降低设备造价的目标，从而有效的大幅降低雷达对抗、教学与实训以及雷达设备测试等领域的设备成本。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为一个实施例中基于软件定义框架的复杂雷达信号系统的结构示意图；图2为一个实施例中基于软件定义框架的复杂雷达信号系统的软硬件架构示意图；图3为一个实施例中的时隙与数据窗口结构示意图；图4为另一个实施例中基于软件定义框架的复杂雷达信号系统的结构示意图；图5为一个实施例中的基于软件定义框架的复杂雷达信号处理方法的流程示意图。
具体实施方式
[0017]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0018]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
[0019]需要说明的是，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本专利技术的至少一个实施例中。在说明书中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于软件定义框架的复杂雷达信号系统，其特征在于，包括CPU子系统、FPGA子系统和射频子系统，所述CPU子系统安装有软件定义的CPU组件，所述FPGA子系统安装有软件定义的FPGA组件，所述射频子系统安装有软件定义的射频组件；所述CPU组件通过用户端界面获取当前所需发射或接收的复杂雷达波形数据的设置数据后，根据所述设置数据按照时隙+数据窗口的射频数据收发控制结构进行雷达波形参数配置，生成所述复杂雷达波形数据对应的波形参数并向所述FPGA组件输出，所述FPGA组件根据所述波形参数在指定时间发送特定的波形信号到所述射频组件或从所述射频组件接收所述波形信号；所述射频组件用于将基带信号上采样为中频信号后驱动射频硬件对所述波形信号进行宽带射频变换后输出，或者用于接收外部雷达信号后进行宽度射频变换输出所述波形信号；所述射频数据收发控制结构中，数据窗口长度与所述时隙的总长度设为相同时，所述波形信号对应为连续波雷达的信号，所述数据窗口长度设为小于所述时隙的总长度时，所述波形信号对应为脉冲雷达的信号。2.根据权利要求1所述的基于软件定义框架的复杂雷达信号系统，其特征在于，还包括DDR存储器，所述DDR存储器分别通信连接所述CPU子系统和所述FPGA子系统，所述DDR存储器用于存储所述CPU子系统发送的各复杂雷达波形数据并向所述FPGA子系统提供数据读取接口；各所述复杂雷达波形数据包括连续波雷达数据、脉冲压缩雷达数据和简单脉冲雷达数据，所述雷达数据包括基带或中频调制数据。3.根据权利要求1或2所述的基于软件定义框架的复杂雷达信号系统，其特征在于，所述CPU组件根据所述设置数据按照时隙+数据窗口的射频数据收发控制结构进行雷达波形参数配置时，利用所述设置数据修改所述射频数据收发控制结构中的时隙长度、数据窗口长度和/或收发窗口偏移的值，得到所述波形参数。4.根据权利要求3所述的基于软件定义框架的复杂雷达信号系统，其特征在于，在发射所述波形信号时，所述CPU组件将所述收发窗口偏移的值设为0并在每一个所述时隙长度将所述数据窗口长度的值设为所述设置数据中指定的数据窗口值。5.根据权利要求3所述的基于软件定义框架的复杂雷达信号系统，其特征在于，在接收所述波形信号时，所述CPU组件在每一个所述时隙长度内将所述数据窗口长度的值设为所述设置数据中指定的数据窗口值...

【专利技术属性】
技术研发人员：习勇，傅自钢，肖辉明，傅迪文，
申请(专利权)人：大尧信息科技湖南有限公司，
类型：发明
国别省市：