CN107329128B - 一种基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法 - Google Patents
一种基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107329128B CN107329128B CN201710306983.5A CN201710306983A CN107329128B CN 107329128 B CN107329128 B CN 107329128B CN 201710306983 A CN201710306983 A CN 201710306983A CN 107329128 B CN107329128 B CN 107329128B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- angle measurement
- super
- low latitude
- processing module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
Abstract
本发明属于低空测角工程技术领域，尤其涉及一种基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法。本发明顺序包括：接收到的雷达回波数据进行脉冲压缩处理后进行一分二处理步骤、雷达回波脉压信号做常规处理后送给后端的终端监控模块步骤、终端监控模块给出检测目标的距离及方位信息步骤、根据检测目标的距离及方位信息，在测角处理模块中找到对应距离单元数据进行测角处理步骤。本发明解决现有的超分辨低空测角技术需要大传输带宽和极高处理能力的问题，并满足雷达实时性的要求。本发明具有较好的推广能力，可广泛应用于航空探测和雷达应用领域。
Description
技术领域
本发明属于低空测角工程技术领域，尤其涉及一种基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法。
背景技术
由于地面或海面反射，雷达反射信号与直接信号一起(矢量相加后)进入雷达天线，而引起回波信号在幅值和相位上的变化，造成的误差称为多路径误差，这种现象则称作雷达多路径效应(以下简称多径效应)。多径效应使得雷达接收信号在幅度和相位上发生变化，造成测量跟踪误差，严重时可能导致丢失跟踪目标。因此，要提高雷达对低空或超低空目标的测量跟踪精度，就需要解决雷达多径效应的问题。
当前有关高精度测角技术多关注于测角算法本身的研究，如中国发明专利《米波雷达测角方法》(申请号CN201310374492.6)公开了一种米波雷达测角方法，主要解决现有技术由于多普勒通道对不准而造成的信噪比损失大的问题，而很少关注于现有的相控阵雷达中超分辨测角技术的运算量大，数据传输带宽高、雷达实时性要求高的问题，故一般多用于数据采集后仿真，而很难工程化。
现在普遍采用的多波束比幅测角技术，在雷达多径效应影响下，各波束回波数据会叠加多径接收的数据，导致一定的测角误差，一般在0.5°以上，而使用本技术可以去除多径效应的影响，得到一个更准确的目标角度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于超分辨的高精度低空测角工程技术，解决现有的超分辨低空测角技术需要大传输带宽和极高处理能力的问题、达到雷达实时性要求。
本发明的技术方案是：一种基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法，其特征在于：
步骤一、将接收到的雷达回波数据进行脉冲压缩处理后进行一分二处理，一路信号送给常规信号处理模块，一路信号送给测角处理模块进行数据缓存；
步骤二、将步骤一中送入常规信号处理模块的雷达回波脉压信号做常规处理后送给后端的终端监控模块，终端监控模块得出检测目标的距离及方位信息后传输给测角处理模块；
步骤三、测角处理模块将步骤一中送入的数据按照距离，分布式存储起来，并循环覆盖；
所述的分布式存储方法为：将数据分散到多个存储区，每个存储区所存储的方位信息、起始地址信息存入一个记录表中，记录表根据存储区数据的更新而不停更新；
步骤四、将步骤二给出的检测目标距离信息和方位信息输入测角处理模块，测角处理模块根据方位信息、距离信息提取该目标对应的数据段；
步骤五、将提取的数据段的数据进行测角处理运算，并将测角数据送入终端。
根据如上所述的基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法，其特征在于：所述的分布式存储包括8个存储通道，提供总存储带宽高达25Gb/s。
根据如上所述的基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法，其特征在于：所述的每个存储通道存储容量为2Gb，提供总存储容量达到16Gb。
根据如上所述的基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法，其特征在于：所述步骤五中测角处理运算采用超分辨测角算法。
本发明的有益效果是：采用高速大容量缓存，配合终端监控模块给出的目标基本信息的技术手段，成功的解决了雷达实时性要求高的问题；测角处理模块将数据按距离分布式存储，解决了传输带宽高的问题；由于确定了目标的准确数据，大大减少了最终进行超分辨测角的输入数据量，同时采用分布式处理的方式，解决了运算量大的问题。
附图说明
图1为本发明流程框图。
图2处理板硬件框图。
图3记录表框图。
图4数据帧格式框图。
图5为广义MUSIC算法流程图。
具体实施方式
本发明顺序包括接收到的雷达回波数据进行脉冲压缩处理后进行一分二处理步骤、雷达回波脉压信号做常规处理后送给后端的终端监控模块步骤、终端监控模块给出检测目标的距离及方位信息步骤、根据检测目标的距离及方位信息，在测角处理模块中找到对应距离单元数据进行测角处理步骤。
以下结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
本发明的一个具体实施例是以某型相控阵雷达为例，包括如下步骤：
步骤一、将接收到的雷达回波数据进行脉冲压缩处理后进行一分二处理，一路信号送给常规信号处理模块，一路信号送给测角处理模块进行大量数据缓存，如图1所示，。
信号处理接收来自前端的脉冲压缩后雷达回波数据，解析后得到30通道脉压数据，然后将数据一分二处理，分别送给信号处理模块和测角处理模块。
信号处理模块和测角处理模块采用同样的硬件板卡，其框图如图2所示。8片ADI公司的TigerSharc系列DSP，型号为TS201，600M主频，双核，同时给每片DSP外置了2GbitSDRAM，用以满足大量数据存储要求。
步骤二、将步骤一中送入常规信号处理模块的雷达回波脉压信号做常规处理后送给后端的终端监控模块，终端监控模块得出检测目标的距离及方位信息后传输给测角处理模块。
将步骤一送入信号处理插件的雷达脉冲压缩后数据进行旁瓣相消处理、多普勒滤波、杂波图检测、抗异步干扰、恒虚警检测处理后将检测结果和背景视频送给后端的终端监控模块。终端监控凝聚点迹后将需要进行超分辨测角的目标方位距离发送给测角处理模块。
步骤三、测角处理模块将步骤一中送入的数据按照距离，分布式存储起来，并循环覆盖。
某型相控阵雷达包含60个收发通道，每个通道数据率为2MHz，其总数据带宽为60*2M*48b＝5.6Gb/s，普通的硬盘或存储板无法达到此传输和存储带宽，所以采用分布式存储方式，完成实时多通道数据的传输和存储。测角处理模块将接收到的数据按距离分为8段，分别由8片DSP管理，由4个传输带宽为300MB/s的LINK口完成，总传输带宽可达4*300MB/s＝9.6Gb/s，每个传输2个距离段的数据，根据硬件拓扑结构，设置LINK传输DMA为链式DMA，将LINK传输的数据直接存入对应的SDRAM,第一段数据接收完后，链式启动DMA,将第2段数据发送至另一个DSP的SDRAM中，全程无需处理核干预。每片DSP外2Gb的SDRAM，每片时钟为50MHz，数据位64bit，存储带宽峰值可达8*50M*64b＝25Gb/s,总容量为16Gb，可以存储2.8s数据。
在DSP中建立一张存储数据的记录表，如图3，记录当前存储的SDRAM地址和本帧数据的方位码，根据每帧数据最大值(如本例中最大值为47600字)设定一个存储帧长(为尽可能达到SDRAM存储带宽峰值，存储帧长采用2的幂的容量，如本例设为2^16＝65536字)，将2Gb平均分为1024份，分别存储1024帧数据，以每份的起始地址初始化该记录表的地址部分。2.8s的存储时间由于此存储容量开销降为2s。记录表中的方位码部分更新是在每帧数据存储DMA完成中断服务程序中，从SDRAM中读取本帧数据的桢参数中方位码，填入记录表，则此条记录的地址和方位码部分已对应完毕，记录表的读取指针再循环指向下一条记录。
步骤四、根据步骤二给出的检测目标的距离及方位信息，测角处理模块分配对应的数字信号处理器在数据缓存中找出相关数据。
根据步骤二给出的目标距离，各DSP查询是否在本片外SDRAM中存储，如果是则在记录表至上而下遍历搜索该目标方位，找到对应的SDRAM的存储地址。如图4所示，找到对应帧后，按照目标距离找到对应的数据。
通过目标距离计算多个相邻帧多个相邻距离的数据段起始地址，比如确定目标为第X帧第Y数据，在目标方位前后各扩展24个周期，在距离上前后各扩展2个距离单元，则第一个数据起始地址为(X-24)*65536+(Y-2)，分别计算48个起始地址后，配置链式DMA一次性取出48个周期的数据待处理。
步骤五、根据步骤四给出的目标数据，先进行初步筛选得到准确的目标数据，然后进行MUSIC测角处理，如图5。
由于凝聚的目标距离可能存在误差，将取出数据进行多普勒滤波处理，选取信噪比最大的距离单元处作为目标实际单元，然后将该距离单元的各个通道的IQ数据送入MUSIC算法进行自相关处理、特征值分解、计算空间谱、找出最大峰值得到信号入射角的估计值。此计算中包含多个矩阵相乘和矩阵求逆运算，由于筛选后的目标数据量大大减少，矩阵元素减少，矩阵的运算量也将大大减少，同时计算量按距离分布在8片DSP中完成，所以在数据缓存的2s时间内可以完成多个目标的超分辨计算，这样每一目标方位信息确定后，在2s内可以准确的计算该目标的角度信息并在终端上显示，满足系统实时性要求。本发明的测角精度可达0.1°，极大的提高了测量角度的精度。
当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出相应的改变和变形。
Claims (3)
1.一种基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法，其特征在于：
步骤一、将接收到的雷达回波数据进行脉冲压缩处理后进行一分二处理，一路信号送给常规信号处理模块，一路信号送给测角处理模块进行数据缓存；
步骤二、将步骤一中送入常规信号处理模块的雷达回波脉压信号做常规处理后送给后端的终端监控模块，终端监控模块得出检测目标的距离及方位信息后传输给测角处理模块；
步骤三、测角处理模块将步骤一中送入的数据按照距离，分布式存储起来，并循环覆盖；
所述的分布式存储方法为：将数据分散到多个存储区，每个存储区所存储的方位信息、起始地址信息存入一个记录表中，记录表根据存储区数据的更新而不停更新；
步骤四、将步骤二给出的检测目标距离信息和方位信息输入测角处理模块，测角处理模块根据方位信息、距离信息提取该目标对应的数据段；
步骤五、将提取的数据段的数据进行测角处理运算，并将测角数据送入终端，具体过程为：将取出数据进行多普勒滤波处理，选取信噪比最大的距离单元处作为目标实际单元，将目标实际单元的各个通道的IQ数据送入MUSIC算法进行自相关处理、特征值分解、计算空间谱、找出最大峰值得到信号入射角的估计值。
2.根据权利要求1所述的基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法，其特征在于：所述的分布式存储包括8个存储通道，提供总存储带宽高达25Gb/s。
3.根据权利要求1所述的基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法，其特征在于：所述的每个存储通道存储容量为2Gb，提供总存储容量达到16Gb。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710306983.5A CN107329128B (zh) | 2017-05-04 | 2017-05-04 | 一种基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710306983.5A CN107329128B (zh) | 2017-05-04 | 2017-05-04 | 一种基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107329128A CN107329128A (zh) | 2017-11-07 |
| CN107329128B true CN107329128B (zh) | 2019-09-24 |
Family
ID=60193514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710306983.5A Active CN107329128B (zh) | 2017-05-04 | 2017-05-04 | 一种基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107329128B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111295596A (zh) * | 2019-02-28 | 2020-06-16 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 毫米波雷达的测角方法、设备及存储介质 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101644773B (zh) * | 2009-03-20 | 2011-12-28 | 中国科学院声学研究所 | 一种实时频域超分辨方位估计方法及装置 |
| CN102540180A (zh) * | 2012-01-02 | 2012-07-04 | 西安电子科技大学 | 天基相控阵雷达空间多目标定轨方法 |
| CN103383452B (zh) * | 2013-06-26 | 2015-11-18 | 西安电子科技大学 | 分布式阵列目标到达角估计方法 |
| CN106054122B (zh) * | 2016-05-30 | 2018-09-25 | 西安电子科技大学 | 基于数字信号处理机的时域宽带信号频域闭环测向方法 |
-
2017
- 2017-05-04 CN CN201710306983.5A patent/CN107329128B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107329128A (zh) | 2017-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110031809B (zh) | 一种雷达多接收通道幅相一致性标校方法和可读存储介质 | |
| US11892542B1 (en) | Method and system for determining signal direction | |
| KR101906662B1 (ko) | 레이더 신호를 프로세싱하는 방법 및 디바이스 | |
| CN113777600A (zh) | 一种多毫米波雷达协同定位跟踪方法 | |
| CN106596736A (zh) | 一种实时超声相控阵全聚焦成像方法 | |
| CN102508251A (zh) | 多波束图像声纳中扇形变换的快速实现方法 | |
| CN116520335B (zh) | 一种多接收阵元合成孔径声呐波数域成像方法 | |
| CN109613503A (zh) | 雷达回波信号的标校方法和装置 | |
| CN114460588B (zh) | 基于主动式声学成像仪的高精度成像方法 | |
| CN113534077B (zh) | 一种雷达辐射源威力反演方法、装置及电子设备 | |
| CN107329128B (zh) | 一种基于快速存储技术的超分辨高精度低空测角方法 | |
| CN112215903A (zh) | 一种基于超声波和光流法检测河流流速的方法及装置 | |
| CN106526577B (zh) | 一种利用合作声源信息的阵形估计方法 | |
| CN108344987A (zh) | 基于数值计算方法的多子阵合成孔径声纳频域系统函数 | |
| CN108845301B (zh) | 一种用于双基地isar的目标等效旋转中心估计方法 | |
| EP2416170B1 (en) | Measurement device, measurement system, measurement method, and program | |
| CN108594172A (zh) | 一种射频信号测距的方法、存储介质、系统及中央处理器 | |
| CN105527624B (zh) | 一种雷达回波动态估算噪声的方法和气象雷达系统 | |
| CN112130154A (zh) | 一种融合网格LOF的自适应K-means离群去约束优化方法 | |
| CN108427111A (zh) | 一种雷达测距方法及装置 | |
| CN114839588A (zh) | Fmcw毫米波雷达接收天线阵误差补偿方法、系统及装置 | |
| CN111736157B (zh) | 基于ppi数据的临近预报的预测方法及设备 | |
| CN110426676B (zh) | 一种基于超声波的定位系统及定位方法 | |
| CN107238813B (zh) | 近场信号源波达方向和波达时间确定方法及装置 | |
| CN114184256A (zh) | 一种多目标背景下的水位测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |