【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种低采样率短脉冲体制雷达信号处理的预处理方法，属于雷达信号处理。
技术介绍
1、随着雷达科技的不断发展进步，对雷达的软件化、小型化和集成化提出了更高的要求。而雷达信号处理系统是整个雷达的重中之重，要研制更轻便小巧、集成度更高、适配更先进软件的现代雷达，首先使雷达信号处理系统“缩减瘦身”是关键。目前的雷达信号处理系统一般是先划分信号处理功能，然后将不同的信号处理功能分布在不同的信号处理板卡上，最终通过信号处理板卡的组合来实现雷达信号处理的，如此，当信号处理板卡的数量达到一定程度时就会导致雷达系统连接结构复杂，各信号处理板卡不仅占用空间大，而且很难实现信号处理软件化，严重降低雷达系统集成化水平，大大增加雷达系统制作成本；此外，传统数字组件的回波数据要经过数字波束合成分系统或数字波束合成专用板卡才能完成数字组件到信号处理板卡的接口转换和数字波束合成，这种硬件设计结构同样会导致系统的集成度降低，系统成本增加、系统的连接关系复杂。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种低采样率短脉冲体制雷达信号处理的预处理方法，其基于fpga现场可编程逻辑器件，通过对信号处理分系统的硬件模块化设计和软件逻辑设计对信号处理作预处理，适配低采样率短脉冲体制雷达，实现参数化控制其信号处理的预处理，无需使用数字波束合成分系统或专用波束合成板卡，实现数字组件与信号处理板卡之间的数据接口转换，通过参数化控制信号处理预处理板提高系统软件化程度，极大简化数字组件与信号处理分
2、本专利技术是通过如下的技术方案来实现上述目的的：
3、一种低采样率短脉冲体制雷达的信号处理预处理方法，基于fpga可编程逻辑器件，开发工具为vivado；其特征在于：所述低采样率短脉冲体制雷达的信号处理预处理方法包括硬件模块设计和软件逻辑设计，具体是通过包括如下步骤实现的：
4、步骤一、硬件模块设计
5、1.1）从信号处理分系统中去掉数字波束合成分系统或专用波束合成板卡；
6、1.2）在信号处理机箱底板安装信号处理预处理板和信号处理板，信号处理预处理板的主要接口有光纤接口和pcie接口,两者通过pcie串行总线连接通讯，极大简化数字组件与信号处理分系统之间复杂的数据传输链路；
7、1.3）将所述信号处理预处理板和信号处理板模块化，信号处理预处理板与信号处理板在信号处理机箱底板上通过vpx连接器互联，通讯接口为pcie接口，一个信号处理预处理板与信号处理计算刀片成对使用；一个信号处理预处理板的最大处理能力为24个数字通道；当增加雷达阵面或是增加数字通道时，只需通过信号处理机箱底板直接增加信号处理预处理板和信号处理板即可，扩展性和通用性强。
8、步骤二、软件逻辑设计
9、2.1）实现数字组件与信号处理板之间的数据接口转换；通过fpga的gth管脚、pcs/pma物理编码层和物理介质层将模拟信号转换为数字信号，然后进行8b/10b解码，解析出数字组件的回波数据，将解析出的回拨数据按照通讯协议组包，将组包的回波数据通过fpga的gth管脚和pcie ip核实现pcie高速串行接口发送给信号处理计算刀片；
10、2.2）实现参数化数字波束合成，根据pcie串行总线收到的接收信号处理计算刀片的控制命令，合成相应的波束数量和波束种类；
11、fpga的双口ram的写入端口接收信号处理计算刀片的pcie接口发送的数字波束合成的加权系数，fpga解析接收到的pcie数据，将数据写入ram中，完成数字波束合成的加权系数更新；双口ram的读出端口根据系统工作频点索引对应的加权系数地址读取所需要的最新的数字波束合成加权系数，与接收到的数字组件的回波数据通过fpga进行复数乘法运算，运算结果按照雷达阵面通道进行累加，最终得到合成数字波束；当系统需要不同的波束特征时，只需通过pcie下发对应的加权系数，信号处理预处理板即可对应输出系统所需要的数字波束，无需修改信号处理预处理板的fpga程序；
12、2.3）实现窄脉冲剔除功能，通过信号处理预处理板根据信号处理分系统配置的参考单元、保护单元、阈值单元和窄脉冲剔除单元使能四个参数，利用cfar恒虚警率检测方法剔除大于阈值的信号，经调整参数改善窄脉冲信号效果，最终通过反向cfar恒虚警率检测方法将窄脉冲信号对冲剔除；
13、2.4）实现参数化脉冲压缩功能，在低采样率短脉冲体制下，通过fpga时域分时复用进行脉冲压缩的设计实施，在节省fpga资源的同时满足信号处理分系统要求，使信号处理分系统通过带宽码、脉宽码、波形、窗类型和窗增益五个参数选择对应的脉压数，完成参数化脉冲压缩功能，提高信号处理分系统的实时性；
14、2.5）实现各功能节点数据采集功能，通过信号处理预处理板和信号处理分系统控制，实现原始回波数据、窄脉冲剔除结果、波束合成结果和脉冲压缩结果四个信号采集处理预处理功能，无需更改信号处理预处理板的fpga程序，便于系统进行数据分析；
15、2.6）实现软件化和参数化，通过系统的参数控制实现窄脉冲剔除、数字波束合成和脉冲压缩功能的任意组合；窄脉冲剔除、数字波束合成和脉冲压缩配置有受系统独立指令控制的使能开关，通过系统不同指令的控制组合，实现信号处理预处理板的处理效果，无需对信号处理预处理板的fpga程序进行修改。
16、步骤三、设计效果验证
17、3.1）使用信号模拟器模拟目标信号；
18、3.2）利用matlab理论计算，使用相同的数字波束形成系数；
19、3.3）通过matlab的理论计算，先将原始数据进行数字波束形成然后进行脉冲压缩；
20、3.4）通过信号处理预处理板的处理，按照本专利技术步骤2.2～2.4顺序进行窄脉冲剔除、数字波束形成、脉冲压缩处理；
21、3.5）两相对比结论：经信号处理预处理板处理的脉冲压缩信号的增益与利用matlab理论计算的结果基本一致，在雷达显控终端的示波器显示的回波目标信号正常，目标脉冲信号被成功压缩，信号的增益显著提高，表明该低采样率短脉冲体制雷达信号处理的预处理方法的实际使用效果好。
22、本专利技术与现有技术相比的有益效果在于：
23、该低采样率短脉冲体制雷达信号处理的预处理方法，基于fpga可编程逻辑器件，通过vivado软件将hdl代码转换为可在fpga上实现的物理门电路综合，通过本专利技术步骤一的硬件模块设计和步骤二的软件逻辑设计，实现无需数字波束合成分系统或专用波束合成板卡即可成功压缩目标脉冲信号，极大简化数字组件与信号处理分系统之间复杂的数据传输链路，有效增本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低采样率短脉冲体制雷达的信号处理预处理方法，基于FPGA可编程逻辑器件，开发工具为Vivado；其特征在于：所述低采样率短脉冲体制雷达的信号处理预处理方法包括硬件模块设计和软件逻辑设计，具体是通过包括如下步骤实现的：
【技术特征摘要】
1.一种低采样率短脉冲体制雷达的信号处理预处理方法，基于fpga可编程逻辑器件，开发工具为vivado；其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊，季鹏辉，廖沫，蒋国壮，
申请(专利权)人：航天南湖电子信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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