CN101995566A - 二维数字阵列雷达数字波束形成系统及方法 - Google Patents

二维数字阵列雷达数字波束形成系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二维数字阵列雷达数字波束形成系统及方法，主要解决了现有技术数据传输及运算量有限，系统规模小，波束控制不灵活的问题。本发明的系统包括：M×N个阵元的二维矩形数字阵列天线，DSP器件，FPGA器件及外围附属器件；本发明的数字波束形成步骤是：FPGA器件接收二维数字阵列发送的接收波束的频率、方位角和俯仰角信息；DSP根据FPGA接收的信息，计算二维数字阵列和、差、行及列波束权值，并将这些权值发送至FPGA器件；FPGA器件利用权值和光纤传输的目标回波信号，在FPGA器件中形成二维数字阵列的和、差、行及列波束。本发明具有数据传输量和系统规模大，波束数量多，波束扫描灵活，实时性强，适用于二维大型阵列雷达的数字波束形成。

Description

二维数字阵列雷达数字波束形成系统及方法
技术领域
本发明属于雷达信号处理技术领域，涉及数字波束形成DBF，具体地说是一种应用FPGA和DSP在系统时序要求下实时进行阵列宽窄脉冲的和、差、行、列多波束形成，可用于二维大型数字阵列雷达，获得优良的波束性能。
背景技术
为了适应日益严峻的目标环境和高度对抗的电磁环境，雷达的性能必须大幅度提高，即必须具备高精度、多功能多目标探测、抗干扰、多种自适应和目标识别能力。随着直接数字频率合成技术DDS、模数转换技术ADC，尤其是超大规模数字电路、多元件T/R模块、微处理芯片及光纤的发展，二维数字阵列雷达将逐渐替代模拟雷达和线阵数字雷达。数字波束形成是全数字化阵列雷达中的关键，数字波束形成技术由于保留了天线阵列单元信号的全部信息，并可采用先进的数字信号处理技术对阵列信号进行处理，可以获得优良的波束性能。
近几年，国内的数字波束形成技术工作有了一定的进展，但二维数字阵列雷达还基本处于实验系统阶段。较为典型的有：
1.孙晓舟等2007年在《中国电子科学研究院学报》发表的《多工作模式下数字波束形成的工程实现》；盛卫星等2007年在全国天年会议文集发表的《二维数字波束形成接收阵研究》；田可2009年在《现代电子技术》发表的《一种高速实时波束形成器设计》。上述文献中提到的方法虽然实现了数字波束形成的功能，但由于数据传输量的限制，只适用于一维或阵列规模及波束数量不太大的二维系统，且波束扫描灵活性有限。
2.许多学者提出采用子阵级DBF方法将大型阵列划分成多个子阵处理，从而降低大型阵列信号处理的复杂度，但这些方法均存在一定的缺陷，例如采用均匀邻接子阵，其结构简单，但存在较严重的栅瓣现象；采用重叠均匀子阵，虽然减少了栅瓣数，但由于存在交叠使用的子阵结构，其馈电系统较为复杂，工程实现难度较大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种二维数字阵列雷达数字波束形成系统及方法，既能增大数据传输量和系统规模，增加波束数量，提高波束扫描的灵活性，又不增加馈电系统的复杂度，便于工程实现。
为实现上述目的，本发明的波束形成系统包括：
M×N个阵元的二维矩形数字阵列天线，M为每列天线的个数，N为每行天线的个数，用于雷达信号的发射与接收；
DSP器件，用于利用如下公式计算二维数字阵列和波束的权值
Figure BDA0000028615350000021
差波束的权值
Figure BDA0000028615350000022
行波束的权值
Figure BDA0000028615350000023
及列波束的权值
Figure BDA0000028615350000024
并将这些权值通过总线传给FPGA：
Figure BDA0000028615350000026
Figure BDA0000028615350000027
Figure BDA0000028615350000028
其中θ为接收波束方位角，
Figure BDA0000028615350000029
为接收波束俯仰角，A为天线阵面倾斜角，λ为信号的波长，i表示天线的行数，取值为1到M，k表示天线的列数，取值为1到N，
Figure BDA00000286153500000210
为降低天线副瓣电平的泰勒加窗函数，为形成差波束的Bayliss窗函数，zi为第(i，k)个阵元在(x，y，z)坐标系中z轴方向的坐标位置，yk为第(i，k)个阵元在(x，y，z)坐标系中y轴方向的坐标位置；
FPGA器件，用于根据DSP器件传输的二维数字阵列的权值，分别形成二维数字阵列的和波束
Figure BDA00000286153500000212
差波束
Figure BDA00000286153500000213
行波束
Figure BDA00000286153500000214
及列波束
Figure BDA00000286153500000215
即：
Figure BDA00000286153500000216
Figure BDA00000286153500000217
Figure BDA0000028615350000031
其中si，k(t)为第i行、第k列天线阵元在t时刻接收的目标回波信号。
为实现上述目的，本发明的波束形成方法包括：
(1)通过FPGA器件接收二维数字阵列发送的接收波束的频率、方位角和俯仰角信息；
(2)DSP器件从FPGA器件中读取所接收的信息，并根据接收波束的频率、方位角和俯仰角信息，利用如下公式计算二维数字阵列和波束权值
Figure BDA0000028615350000032
差波束权值
Figure BDA0000028615350000033
行波束权值
Figure BDA0000028615350000034
及列波束权值
Figure BDA0000028615350000035
Figure BDA0000028615350000037
Figure BDA0000028615350000038
Figure BDA0000028615350000039
其中θ为接收波束方位角，
Figure BDA00000286153500000310
为接收波束俯仰角，A为天线阵面倾斜角，λ为信号的波长，i表示天线的行数，取值为1到M，k表示天线的列数，取值为1到N，M为每列天线的个数，N为每行天线的个数，
Figure BDA00000286153500000311
为降低天线副瓣电平的泰勒加窗函数，
Figure BDA00000286153500000312
为形成差波束的Bayliss窗函数，zi为第(i，k)个阵元在(x，y，z)坐标系中z轴方向的坐标位置，yk为第(i，k)个阵元在(x，y，z)坐标系中y轴方向的坐标位置；
(3)将和波束权值
Figure BDA00000286153500000313
差波束权值
Figure BDA00000286153500000314
行波束权值及列波束权值发送至FPGA器件；
(4)二维阵列天线接收目标回波信号，通过光纤传至FPGA器件，在FPGA器件中利用如下公式分别形成二维数字阵列的和波束
Figure BDA0000028615350000041
差波束
Figure BDA0000028615350000042
行波束及列波束
Figure BDA0000028615350000045
Figure BDA0000028615350000046
Figure BDA0000028615350000047
其中si，k(t)为第i行、第k列天线阵元在t时刻接收的目标回波信号。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明由于采用多路光纤高速数据传输、高性能FPGA器件和高性能DSP器件，解决了因为数据量大而不易实时计算的瓶颈；
(2)本发明应用于大型阵列雷达，由于大型阵列雷达的信号能量大，探测距离远，从而提高了雷达对目标探测能力和识别能力；
(3)本发明由于权值实时计算，从而对空域的波束扫描更灵活可变，实现全时空覆盖；
(4)本发明由于可以对大型阵列直接进行全阵列数字波束形成，无需划分子阵，因而馈电系统简单，便于工程实现。
附图说明
图1是本发明的系统结构图；
图2是本发明的实现总流程图；
图3是本发明的和、差、行及列波束权值计算子流程图；
图4是本发明的和、差、行及列波束形成子流程图；
图5是用本发明进行数字波束形成的测试结果图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的内容和效果。
参照图1，本发明的波束形成系统包括：M×N个阵元的二维矩形数字阵列天线、DSP器件和FPGA器件及外围附属器件。其中：二维数字阵列天线通过12对光纤与FPGA器件连接，用于将目标回波数据传送至FPGA器件，DSP器件通过地址总线和数据总线与FPGA器件双向连接。DSP器件采用ADSP-TS201芯片，其外部通过数据线和、地址线和控制信号线连接一片SDRAM芯片和一片FLASH芯片，该SDRAM芯片用于扩展存储空间，该FLASH芯片用于DSP程序加载和数据存储。FPGA器件采用Stratix IV GX系列的EP4SGX110F芯片，其外部通过数据线、地址线和控制信号线连接两片SRAM芯片、一片高速DA芯片，该SRAM芯片用于扩展FPGA存储空间，该DA芯片用于合成波束的验证。
本发明的波束形成系统系统的各部件分别完成的功能如下：
M×N个阵元的二维矩形数字阵列天线，用于雷达信号的发射和目标回波信号的接收，其中M为每列天线的个数，N为每行天线的个数。
DSP器件利用如下公式计算二维数字阵列和波束的权值
Figure BDA0000028615350000051
差波束的权值
Figure BDA0000028615350000052
行波束的权值及列波束的权值
Figure BDA0000028615350000055
Figure BDA0000028615350000057
Figure BDA0000028615350000058
其中θ为接收波束方位角，
Figure BDA0000028615350000059
为接收波束俯仰角，A为天线阵面倾斜角，λ为信号的波长，i表示天线的行数，取值为1到M，k表示天线的列数，取值为1到N，
Figure BDA00000286153500000510
为降低天线副瓣电平的泰勒加窗函数，
Figure BDA00000286153500000511
为形成差波束的Bayliss窗函数，zi为第(i，k)个阵元在(x，y，z)坐标系中z轴方向的坐标位置，yk为第(i，k)个阵元在(x，y，z)坐标系中y轴方向的坐标位置。
DSP器件将这些权值传送给FPGA器件。
FPGA器件，根据DSP器件传输的二维数字阵列的权值，分别形成二维数字阵列的和波束
Figure BDA0000028615350000061
差波束
Figure BDA0000028615350000062
行波束及列波束
Figure BDA0000028615350000064
即：
Figure BDA0000028615350000066
Figure BDA0000028615350000068
其中si，k(t)为第i行、第k列天线阵元在t时刻接收的目标回波信号。
根据以上系统平台，假设外部数据输入的数据率为1MHz，系统采用160MHz运算，最大同时需要完成16个波位的波束形成，由于片内512个18位×18位乘法器相当于170个复数乘法器，则最大可处理阵列数为(160×106×170)÷(1×106×16)＝1700个。
参照图2，本发明二维数字波束形成的方法，包括如下步骤：
步骤1：通过FPGA器件接收二维数字阵列发送的接收波束的频率、方位角和俯仰角信息。
步骤2：DSP器件从FPGA器件中读取所接收的信息，并根据接收波束的频率、方位角和俯仰角信息，利用如下公式计算二维数字阵列和波束权值
Figure BDA0000028615350000069
差波束权值
Figure BDA00000286153500000610
行波束权值及列波束权值
Figure BDA00000286153500000612
Figure BDA00000286153500000613
Figure BDA00000286153500000614
Figure BDA00000286153500000615
Figure BDA0000028615350000071
其中θ为接收波束方位角，
Figure BDA0000028615350000072
为接收波束俯仰角，A为天线阵面倾斜角，λ为信号的波长，i表示天线的行数，取值为1到M，k表示天线的列数，取值为1到N，M为每列天线的个数，N为每行天线的个数，
Figure BDA0000028615350000073
为降低天线副瓣电平的泰勒加窗函数，
Figure BDA0000028615350000074
为形成差波束的Bayliss窗函数，zi为第(i，k)个阵元在(x，y，z)坐标系中z轴方向的坐标位置，yk为第(i，k)个阵元在(x，y，z)坐标系中y轴方向的坐标位置。
上述的二维数字阵列和、差、行及列波束权值均包括宽脉冲波束权值和窄脉冲波束权值两种。参照图3，本发明窄脉冲和宽脉冲的和、差、行及列波束权值计算具体步骤如下：
(2.1)DSP器件从FPGA器件中读取窄脉冲接收波束方位角θ′、俯仰角
Figure BDA0000028615350000075
信号波长λ′和宽脉冲接收波束方位角θ″、俯仰角
Figure BDA0000028615350000076
信号波长λ″；
(2.2)计算窄脉冲和宽脉冲的行波束权值和列波束权值：
(2.2.1)窄脉冲行波束权值
Figure BDA0000028615350000077
和列波束权值为：
Figure BDA0000028615350000079
Figure BDA00000286153500000710
(2.2.2)宽脉冲行波束权值和列波束权值
Figure BDA00000286153500000712
为：
Figure BDA00000286153500000713
Figure BDA00000286153500000714
(2.3)计算窄脉冲和宽脉冲的和波束权值和差波束权值：
(2.3.1)窄脉冲和波束权值
Figure BDA00000286153500000715
和差波束权值
Figure BDA00000286153500000716
为：
Figure BDA0000028615350000081
Figure BDA0000028615350000082
(2.3.2)宽脉冲和波束权值
Figure BDA0000028615350000083
和差波束权值
Figure BDA0000028615350000084
为：
Figure BDA0000028615350000085
Figure BDA0000028615350000086
(2.4)判断已经完成的波束个数，若波束个数小于系统要求的波束个数，则重复步骤(2.1)～步骤(2.3)，若波束个数达到系统要求的波束个数，则结束计算。
步骤3：将窄脉冲的和波束权值
Figure BDA0000028615350000087
差波束权值
Figure BDA0000028615350000088
行波束权值
Figure BDA0000028615350000089
及列波束权值
Figure BDA00000286153500000810
和宽脉冲的和波束权值差波束权值
Figure BDA00000286153500000812
行波束权值
Figure BDA00000286153500000813
及列波束权值
Figure BDA00000286153500000814
通过数据总线发送至FPGA器件。
步骤4：二维阵列天线接收目标回波信号，通过光纤传至FPGA器件，在FPGA器件中，利用DSP器件传输的二维数字阵列的权值，分别形成二维数字阵列的和波束差波束
Figure BDA00000286153500000816
行波束
Figure BDA00000286153500000817
及列波束
Figure BDA00000286153500000818
Figure BDA00000286153500000819
Figure BDA00000286153500000820
Figure BDA00000286153500000821
Figure BDA00000286153500000822
其中si，k(t)为第i行、第k列天线阵元在t时刻接收的目标回波信号。
上述的二维数字阵列和、差、行及列波束形成均包括宽脉冲波束和窄脉冲波束两种。
参照图4，本发明二维数字阵列和、差、行、列波束形成的具体步骤如下：
(4.1)光纤数据移位处理：光纤数据在传输过程中根据校验控制码判断数据是否正确，若校验控制码为3，则光纤数据正确，若校验控制码不为3，则光纤数据会出现高、低8位移位的现象，进行移位纠正；
(4.2)目标回波数据对齐处理：接收到的目标回波数据经移位校正处理后，将其由实虚部数据按照高低位拼接成32bit的数据，再通过一组双口RAM读写操作将各路目标回波数据按距离单元严格对齐，防止因光纤传输距离误差引起的距离单元错位；
(4.3)数据拼接处理：将对齐处理后的12路目标回波数据的第2路、第4路、第6路、第8路、第10路和第12路数据分别拼接在第1路、第3路、第5路、第7路、第9路和第11路目标回波数据之后，得到6路目标回波数据si，k(t)；
(4.4)权值分发步骤：将FPGA器件接收的窄脉冲和波束权值差波束权值
Figure BDA0000028615350000092
行波束权值
Figure BDA0000028615350000093
列波束权值
Figure BDA0000028615350000094
和宽脉冲和波束权值
Figure BDA0000028615350000095
差波束权值
Figure BDA0000028615350000096
行波束权值
Figure BDA0000028615350000097
列波束权值
Figure BDA0000028615350000098
分发到两组RAM中存储；
(4.5)窄脉冲和宽脉冲的和、差、行、列波束形成：
(4.5.1)将步骤(4.3)拼接后的目标回波数据si，k(t)与步骤(4.4)存储的窄脉冲和波束权值
Figure BDA0000028615350000099
差波束权值行波束权值
Figure BDA00000286153500000911
及列波束权值
Figure BDA00000286153500000912
按如下公式进行运算，完成窄脉冲的和波束
Figure BDA00000286153500000913
差波束
Figure BDA00000286153500000914
行
Figure BDA00000286153500000915
和列波束
Figure BDA00000286153500000916
的形成：
Figure BDA00000286153500000917
Figure BDA00000286153500000918
Figure BDA0000028615350000101
(4.5.2)将步骤(4.3)拼接后的目标回波数据si，k(t)与步骤(4.4)存储的宽脉冲和波束权值
Figure BDA0000028615350000103
差波束权值行波束权值
Figure BDA0000028615350000105
及列波束权值
Figure BDA0000028615350000106
按如下公式进行运算，完成宽脉冲的和波束
Figure BDA0000028615350000107
差波束
Figure BDA0000028615350000108
行波束
Figure BDA0000028615350000109
和列波束
Figure BDA00000286153500001010
的形成：
Figure BDA00000286153500001011
Figure BDA00000286153500001013
Figure BDA00000286153500001014
本发明的效果可以通过如下测试结果进一步说明：
由模拟信号源产生方位在(-45°，+45°)范围内的扫描信号，对系统形成的和、差波束进行扫描，将扫描结果经D/A转换，最终由示波器给出测试图，如图6所示，其中图6(a)为和波束测试图，图6(b)为差波束测试图，图6中标注1所示波形未取对数，标注2所示波形取对数。
由图6测试结果可见，二维数字阵列雷达数字波束形成可通过本发明的系统和方法正确实现。

Claims (10)

1.一种二维数字阵列雷达数字波束形成系统，包括：
M×N个阵元的二维矩形数字阵列天线，M为每列天线的个数，N为每行天线的个数，用于雷达信号的发射与接收；
DSP器件，用于利用如下公式计算二维数字阵列和波束的权值
Figure FDA0000028615340000011
差波束的权值
Figure FDA0000028615340000012
行波束的权值
Figure FDA0000028615340000013
及列波束的权值
Figure FDA0000028615340000014
并将这些权值通过总线传给FPGA：
Figure FDA0000028615340000015
Figure FDA0000028615340000016
Figure FDA0000028615340000017
Figure FDA0000028615340000018
其中θ为接收波束方位角，
Figure FDA0000028615340000019
为接收波束俯仰角，A为天线阵面倾斜角，λ为信号的波长，i表示天线的行数，取值为1到M，k表示天线的列数，取值为1到N，
Figure FDA00000286153400000110
为降低天线副瓣电平的泰勒加窗函数，
Figure FDA00000286153400000111
为形成差波束的Bayliss窗函数，zi为第(i，k)个阵元在(x，y，z)坐标系中z轴方向的坐标位置，yk为第(i，k)个阵元在(x，y，z)坐标系中y轴方向的坐标位置；
FPGA器件，用于根据DSP器件传输的二维数字阵列的权值，分别形成二维数字阵列的和波束
Figure FDA00000286153400000112
差波束
Figure FDA00000286153400000113
行波束
Figure FDA00000286153400000114
及列波束即：
Figure FDA00000286153400000116
Figure FDA00000286153400000117
Figure FDA00000286153400000118
其中si，k(t)为第i行、第k列天线阵元在t时刻接收的目标回波信号。
2.根据权利要求1所述的二维数字阵列雷达数字波束形成系统，其中DSP器件采用ADSP-TS201芯片，其外部连接一片SDRAM芯片和一片FLASH芯片，该SDRAM芯片用于扩展存储空间，该FLASH芯片用于DSP程序加载和数据存储。
3.根据权利要求1所述的二维数字阵列雷达数字波束形成系统，其中FPGA器件采用Stratix IV GX系列的EP4SGX110F芯片，其外部连接两片SRAM芯片、一片高速DA芯片和12对光纤接口，该SRAM芯片用于扩展FPGA存储空间，该DA芯片用于合成波束的验证，12对光纤接口用于接收通过光纤传输至FPGA的天线数据。
4.根据权利要求1所述的二维数字阵列雷达数字波束形成系统，其中DSP通过地址总线和数据总线与FPGA实时通信。
5.一种二维数字阵列雷达数字波束形成方法，包括：
(1)通过FPGA器件接收二维数字阵列发送的接收波束的频率、方位角和俯仰角信息；
(2)DSP器件从FPGA器件中读取所接收的信息，并根据接收波束的频率、方位角和俯仰角信息，利用如下公式计算二维数字阵列和波束权值
Figure FDA0000028615340000022
差波束权值
Figure FDA0000028615340000023
行波束权值
Figure FDA0000028615340000024
及列波束权值
Figure FDA0000028615340000025
Figure FDA0000028615340000026
Figure FDA0000028615340000027
Figure FDA0000028615340000028
Figure FDA0000028615340000029
其中θ为接收波束方位角，为接收波束俯仰角，A为天线阵面倾斜角，λ为信号的波长，i表示天线的行数，取值为1到M，k表示天线的列数，取值为1到N，M为每列天线的个数，N为每行天线的个数，
Figure FDA0000028615340000031
为降低天线副瓣电平的泰勒加窗函数，
Figure FDA0000028615340000032
为形成差波束的Bayliss窗函数，zi为第(i，k)个阵元在(x，y，z)坐标系中z轴方向的坐标位置，yk为第(i，k)个阵元在(x，y，z)坐标系中y轴方向的坐标位置；
(3)将和波束权值
Figure FDA0000028615340000033
差波束权值
Figure FDA0000028615340000034
行波束权值
Figure FDA0000028615340000035
及列波束权值
Figure FDA0000028615340000036
发送至FPGA器件；
(4)二维阵列天线接收目标回波信号，通过光纤传至FPGA器件，在FPGA器件中利用如下公式分别形成二维数字阵列的和波束
Figure FDA0000028615340000037
差波束
Figure FDA0000028615340000038
行波束
Figure FDA0000028615340000039
及列波束
Figure FDA00000286153400000310
Figure FDA00000286153400000311
Figure FDA00000286153400000312
Figure FDA00000286153400000313
Figure FDA00000286153400000314
其中si，k(t)为第i行、第k列天线阵元在t时刻接收的目标回波信号。
6.根据权利要求5所述的二维数字阵列雷达数字波束形成方法，其中，步骤(2)所述的计算二维数字阵列和波束权值
Figure FDA00000286153400000315
包括计算宽脉冲和波束权值和窄脉冲和波束权值两种，即
窄脉冲和波束权值：
宽脉冲和波束权值：
Figure FDA00000286153400000317
其中θ′为窄脉冲接收波束方位角，
Figure FDA0000028615340000041
为窄脉冲接收波束俯仰角，λ′为窄脉冲信号的波长，θ″为宽脉冲接收波束方位角，为宽脉冲接收波束俯仰角，λ″为宽脉冲信号的波长。
7.根据权利要求5所述的二维数字阵列雷达数字波束形成方法，其中，步骤(2)所述的计算二维数字阵列差波束权值
Figure FDA0000028615340000043
包括计算宽脉冲差波束权值和窄脉冲差波束权值两种，即
窄脉冲差波束权值：
Figure FDA0000028615340000044
宽脉冲差波束权值：
Figure FDA0000028615340000045
其中θ′为窄脉冲接收波束方位角，
Figure FDA0000028615340000046
为窄脉冲接收波束俯仰角，λ′为窄脉冲信号的波长，θ″为宽脉冲接收波束方位角，
Figure FDA0000028615340000047
为宽脉冲接收波束俯仰角，λ″为宽脉冲信号的波长。
8.根据权利要求5所述的二维数字阵列雷达数字波束形成方法，其中，步骤(2)所述的计算二维数字阵列行波束权值
Figure FDA0000028615340000048
包括计算宽脉冲行波束权值和窄脉冲行波束权值两种，即
窄脉冲行波束权值：
Figure FDA0000028615340000049
宽脉冲行波束权值：
Figure FDA00000286153400000410
其中θ′为窄脉冲接收波束方位角，
Figure FDA00000286153400000411
为窄脉冲接收波束俯仰角，λ′为窄脉冲信号的波长，θ″为宽脉冲接收波束方位角，
Figure FDA00000286153400000412
为宽脉冲接收波束俯仰角，λ″为宽脉冲信号的波长。
9.根据权利要求5所述的二维数字阵列雷达数字波束形成方法，其中，步骤(2)所述的计算二维数字阵列的列波束权值
Figure FDA0000028615340000051
包括计算宽脉冲列波束权值和窄脉冲列波束权值两种，即
窄脉冲列波束权值：
宽脉冲列波束权值：
其中θ′为窄脉冲接收波束方位角，
Figure FDA0000028615340000054
为窄脉冲接收波束俯仰角，λ′为窄脉冲信号的波长，θ″为宽脉冲接收波束方位角，
Figure FDA0000028615340000055
为宽脉冲接收波束俯仰角，λ″为宽脉冲信号的波长。
10.根据权利要求5所述的二维数字阵列雷达数字波束形成方法，其中，步骤(4)所述的二维数字阵列和、差、行、列波束形成，包括：
(10a)光纤数据移位处理步骤：光纤数据在传输过程中根据校验控制码判断数据是否正确，若校验控制码为3，则光纤数据正确，若校验控制码不为3，则光纤数据会出现高、低8位移位的现象，进行移位纠正；
(10b)目标回波数据对齐处理步骤：接收到的目标回波数据经移位校正处理后，将其由实虚部数据按照高低位拼接成32bit的数据，再通过一组双口RAM读写操作将各路目标回波数据按距离单元严格对齐，防止因光纤传输距离误差引起的距离单元错位；
(10c)数据拼接步骤：将对齐处理后的12路目标回波数据的第2路、第4路、第6路、第8路、第10路和第12路数据分别拼接在第1路、第3路、第5路、第7路、第9路和第11路目标回波数据之后，得到6路目标回波数据si，k(t)；
(10d)权值分发步骤：将FPGA器件接收的窄脉冲和波束权值
Figure FDA0000028615340000056
差波束权值
Figure FDA0000028615340000057
行波束权值
Figure FDA0000028615340000058
列波束权值
Figure FDA0000028615340000059
和宽脉冲和波束权值
Figure FDA00000286153400000510
差波束权值行波束权值
Figure FDA00000286153400000512
列波束权值
Figure FDA00000286153400000513
分发到两组RAM中存储；
(10e)和、差、行、列波束形成步骤：
(10e1)将步骤(10c)拼接后的目标回波数据si，k(t)与步骤(10d)存储的窄脉冲和波束权值差波束权值行波束权值
Figure FDA0000028615340000063
及列波束权值按如下公式进行运算，完成窄脉冲的和波束
Figure FDA0000028615340000065
差波束行
Figure FDA0000028615340000067
和列波束
Figure FDA0000028615340000068
的形成：
Figure FDA0000028615340000069
Figure FDA00000286153400000611
Figure FDA00000286153400000612
(10e2)将步骤(10c)拼接后的目标回波数据si，k(t)与步骤(10d)存储的宽脉冲和波束权值差波束权值
Figure FDA00000286153400000614
行波束权值
Figure FDA00000286153400000615
及列波束权值
Figure FDA00000286153400000616
按如下公式进行运算，完成宽脉冲的和波束
Figure FDA00000286153400000617
差波束行波束
Figure FDA00000286153400000619
和列波束
Figure FDA00000286153400000620
的形成：
Figure FDA00000286153400000621
Figure FDA00000286153400000622
Figure FDA00000286153400000623
Figure FDA00000286153400000624
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