CN105785356B - 一种测量多普勒频率的改进方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测量多普勒频率的改进方法，属于脉冲多普勒频率模糊处理技术领域。它基于FPGA可编程逻辑控制器、DSP数字信号处理芯板；Visual DSP++软件；通过8个步骤完成。增加对参差工作模式下因雷达工作周期变化而产生的相位变化的判断，及对测量出的多普勒频率按方位和距离进行递归处理，在保证低工作频率雷达整机性能指标前提下，有效提高低工作频率雷达对径向速度在特定值以下目标的多普勒频率的测量精度，适合实际工程应用，操作简单方便，实现了低工作频率雷达对多普勒频率的高精度测量。解决了低工作频率雷达对径向速度在特定值以下目标的多普勒频率的测量精度低，严重影响低工作频率雷达对目标距离精确测定的问题。

Description

一种测量多普勒频率的改进方法
技术领域
本发明涉及一种测量多普勒频率的改进方法，属于脉冲多普勒频率模糊处理技术领域。
背景技术
一直以来，脉冲多普勒雷达都是通过从相邻周期中提取目标的相位信息来测量目标的多普勒频率的，但当雷达工作在较低频率时，比如低重频脉冲多普勒雷达，目标的多普勒速度模糊状况就会相对突出，严重影响低重频脉冲多普勒雷达对目标距离的精确测定。因此针对低重频脉冲多普勒雷达的工作特点，提出一种改进的多普勒频率测量方法是十分有必要的。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种保证低工作频率雷达整机性能指标，提高低工作频率雷达对径向速度在特定值以下目标的多普勒频率测量精度，适合实际工程应用的测量多普勒频率的改进方法。
本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：
一种测量多普勒频率的改进方法，硬件包括FPGA可编程逻辑控制器、DSP数字信号处理芯板；软件包括Visual DSP++；其特征在于：该测量多普勒频率的改进方法包括：
参差工作模式，使雷达有规律地改变工作周期；
参差码，雷达不同工作周期对应的编码；
多普勒频率计算系数，与周期和弧度相关的系数；
多普勒频率解模糊，通过比较多组多普勒频率值得到真实的多普勒频率；
递归运算，对相同方位和距离单元的多普勒频率做递归运算。
所述的一种测量多普勒频率的改进方法，它是通过如下步骤完成的：
1）FPGA向DSP发送雷达回波数据；
2）对雷达回波数据做脉冲压缩处理；
3）判断DSP片上存储器缓存是否已经存储了足够的雷达回波数据；
4）当缓存的数据量不够时，程序对已经缓存的数据做流水式缓存。然后跳入中断等待下一帧数据；
5）当缓存的数据量满足程序运行的要求的时，则开始计算雷达回波数据的相位变化值；
6）根据参差码提取多普勒频率计算系数，然后根据相位变化值和判断准则计算出多普勒频率；
7）将一圈的雷达回波数据按方位和距离划分为多个区域，将计算出的多普勒频率按区域缓存，并将对同一区域内的多普勒频率做递归处理；
8）根据递归结果得到目标的多普勒频率值。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
该测量多普勒频率的改进方法通过增加对参差工作模式下因雷达工作周期变化而产生的相位变化的判断，同时，对测量出的多普勒频率按方位和距离进行递归处理，在保证低工作频率雷达整机性能指标的前提下，有效提高了低工作频率雷达对径向速度在特定值以下目标的多普勒频率的测量精度，在实际工程应用中取得了不错的效果，操作简单方便，实现低工作频率雷达对多普勒频率的高精度测量。解决了低工作频率雷达对径向速度在特定值以下目标的多普勒频率的测量精度低，严重影响低工作频率雷达对目标距离精确测定的问题。
附图说明
图1为一种测量多普勒频率的改进方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对该测量多普勒频率的改进方法的实施方式作进一步详细说明：（参见图1）
一种测量多普勒频率的改进方法，硬件包括FPGA可编程逻辑控制器、DSP数字信号处理芯板；软件包括Visual DSP++；该测量多普勒频率的改进方法包括：
参差工作模式，使雷达有规律地改变工作周期；
参差码，雷达不同工作周期对应的编码；
多普勒频率计算系数，与周期和弧度相关的系数；
多普勒频率解模糊，通过比较多组多普勒频率值得到真实的多普勒频率；
递归运算，对相同方位和距离单元的多普勒频率做递归运算。
所述的一种测量多普勒频率的改进方法，它是通过如下步骤完成的：
1）FPGA向DSP发送雷达回波数据；
2）对雷达回波数据做脉冲压缩处理；
3）判断DSP片上存储器缓存是否已经存储了足够的雷达回波数据；
4）当缓存的数据量不够时，程序对已经缓存的数据做流水式缓存。然后跳入中断等待下一帧数据；
5）当缓存的数据量满足程序运行的要求的时，则开始计算雷达回波数据的相位变化值；
6）根据参差码提取多普勒频率计算系数，然后根据相位变化值和判断准则计算出多普勒频率；
7）将一圈的雷达回波数据按方位和距离划分为多个区域，将计算出的多普勒频率按区域缓存，并将对同一区域内的多普勒频率做递归处理；
8）根据递归结果得到目标的多普勒频率值。（参见图1）
该测量多普勒频率的改进方法的具体实施例如下：
读入数据：通过FPGA可编程逻辑控制器按雷达工作周期定时向DSP数字信号处理芯板发送回波数据，DSP数字信号处理芯板将输入的雷达回波数据由定点型转换为浮点型，同时将数据缓存到片内的存储空间。
计算相邻周期雷达回波的相位变化值：从DSP数字信号处理芯板的片内存储空间中提取连续N个周期的雷达回波数据，使用查表法得到N-1组雷达回波的相位变化值ρ1，再根据参差工作模式下雷达连续工作周期发生变化的特点得到雷达工作周期变化而产生的相位变化值ρ2。
计算雷达回波的多普勒频率：根据参差码从DSP数字信号处理芯板的内部存储空间中提取多普勒频率计算系数，按公式计算得到雷达回波每个距离单元的多普勒频率fd1，再对多普勒频率fd1做解模糊处理得到多普勒频率fd2。
按方位和距离对多普勒频率做递归处理：根据多普勒频率fd2对应的方位码和距离单元号，提取上个CPI计算出多普勒频率fd3，对多普勒频率fd2和fd3做递归处理后得到雷达回波每个距离单元的多普勒频率fd4。
最后根据递归结果就可得到目标的多普勒频率值（参见图1）。
综上所述，该测量多普勒频率的改进方法，是基于TS201型号的DSP数字信号处理芯板及Visual DSP++软件完成的。FPGA向DSP发送雷达回波数据，DSP利用片上存储器缓存多个周期的雷达回波数据；根据报文中的参差码提取多个周期的相参雷达回波数据，然后根据雷达回波数据计算出相位变化值；再根据参差码提取多普勒频率计算系数，然后根据相位变化值和判断准则计算出多普勒频率；随后将一圈的雷达回波数据按方位和距离划分为多个区域，同时将计算出的多普勒频率按区域缓存，并将对同一区域内的多普勒频率做递归处理，最终根据递归结果得到目标的多普勒频率值。
该测量多普勒频率的改进方法，通过增加对参差工作模式下因雷达工作周期变化而产生的相位变化的判断，并对测量出的多普勒频率按方位和距离进行递归处理，在保证低工作频率雷达整机性能指标的前提下，有效提高了低工作频率雷达对径向速度在特定值以下目标的多普勒频率的测量精度，非常适合实际工程应用。
以上所述只是本发明的较佳实施例而已，上述举例说明不对本发明的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本发明技术方案的范围内，而不背离本发明的实质和范围。

Claims (1)

1.一种测量多普勒频率的改进方法，硬件包括FPGA可编程逻辑控制器、DSP数字信号处理芯板；软件包括Visual DSP++；其特征在于：该测量多普勒频率的改进方法包括：
参差工作模式，使雷达有规律地改变工作周期；
参差码，雷达不同工作周期对应的编码；
多普勒频率计算系数，与周期和弧度相关的系数；
多普勒频率解模糊，通过比较多组多普勒频率值得到真实的多普勒频率；
递归运算，对相同方位和距离单元的多普勒频率做递归运算；
所述的一种测量多普勒频率的改进方法，它是通过如下步骤完成的：
1）FPGA向DSP发送雷达回波数据；
2）对雷达回波数据做脉冲压缩处理；
3）判断DSP片上存储器缓存是否已经存储了足够的雷达回波数据；
4）当缓存的数据量不够时，程序对已经缓存的数据做流水式缓存，然后跳入中断等待下一帧数据；
5）当缓存的数据量满足程序运行的要求时，则开始计算雷达回波数据的相位变化值；
6）根据参差码提取多普勒频率计算系数，然后根据相位变化值和判断准则计算出多普勒频率；
7）将一圈的雷达回波数据按方位和距离划分为多个区域，将计算出的多普勒频率按区域缓存，并将对同一区域内的多普勒频率做递归处理；
8）根据递归结果得到目标的多普勒频率值；
FPGA可编程逻辑控制器按雷达工作周期定时向DSP数字信号处理芯板发送回波数据，DSP数字信号处理芯板将输入的雷达回波数据由定点型转换为浮点型，同时将数据缓存到片内的存储空间；
计算相邻周期雷达回波的相位变化值：从DSP数字信号处理芯板的片内存储空间中提取连续N个周期的雷达回波数据，使用查表法得到N-1组雷达回波的相位变化值ρ1，再根据参差工作模式下雷达连续工作周期发生变化的特点得到雷达工作周期变化而产生的相位变化值ρ2；
计算雷达回波的多普勒频率：根据参差码从DSP数字信号处理芯板的内部存储空间中提取多普勒频率计算系数，按公式计算得到雷达回波每个距离单元的多普勒频率fd1，再对多普勒频率fd1做解模糊处理得到多普勒频率fd2；
按方位和距离对多普勒频率做递归处理：根据多普勒频率fd2对应的方位码和距离单元号，提取上个CPI计算出多普勒频率fd3，对多普勒频率fd2和fd3做递归处理后得到雷达回波每个距离单元的多普勒频率fd4。
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