CN108181846B - 一种多阵列雷达模组时序控制方法 - Google Patents
一种多阵列雷达模组时序控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108181846B CN108181846B CN201711321809.4A CN201711321809A CN108181846B CN 108181846 B CN108181846 B CN 108181846B CN 201711321809 A CN201711321809 A CN 201711321809A CN 108181846 B CN108181846 B CN 108181846B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- array radar
- module
- time sequence
- array
- modules
- 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
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0423—Input/output
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/25—Pc structure of the system
- G05B2219/25257—Microcontroller
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种多阵列雷达模组时序控制方法，包括如下步骤：（1）阵列雷达模组分解：（2）阵列雷达模组之间同步时序控制：（3）单个阵列雷达模组时序控制：（4）相邻阵列雷达模组之间交互时序控制。本发明所公开的多阵列雷达模组时序控制方法，提供一种适于大型雷达阵列的时序控制方法，在通道数目较多的阵列雷达探测情况下，本方法克服了单一时序控制单元的不足，效率高、控制灵活；多阵列雷达模组之间存在严格的时钟同步，能够有效避免各通道之间的相互串扰；相邻阵列雷达模组之间进行交互时序控制以确保扫描区域的探测完整性。
Description
技术领域
本发明涉及地下目标探测领域，尤其涉及一种多阵列雷达模组时序控制方法。
背景技术
阵列雷达技术能够高效地进行大面积区域扫描，通过处理技术实现地下目标成像，是地下目标探测领域中较为前沿的探测技术。目前阵列雷达多采用单一模组，一个时序控制单元采用分时工作方式实现对阵列雷达中多个通道的控制。这种时序控制方法控制简单，适用于通道数目较少的阵列。对于通道数目较多的大型雷达阵列，如60通道、80通道阵列，特别是对采集速度要求较高的场合，这种时序控制方式处理时间较长，不能满足实际探测需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种适于通道数目较多的大型雷达阵列使用的多阵列雷达模组时序控制方法。
本发明采用如下技术方案：
一种多阵列雷达模组时序控制方法，其改进之处在于，包括如下步骤：
（1）阵列雷达模组分解：
将X通道大型雷达阵列分成N个小型阵列雷达模组，每个阵列雷达模组包含M个通道，X=N×M，在每个阵列雷达模组内均包括一个时序控制单元FPGA；
（2）阵列雷达模组之间同步时序控制：
（21）主时钟同步设计：将高速时钟源经时钟驱动器转换为多组LVPECL差分时钟对用来驱动不同阵列雷达模组的时序控制单元，设计时将产生主时钟的阵列雷达模组定义为主模组，其他阵列雷达模组定义为从模组；
（22）各阵列雷达模组同步信号设计：对各阵列雷达模组采取准并行控制方式，同步信号均由主模组FPGA控制产生，将天线的工作频率设为fs，在主模组FPGA内部，通过PLL锁相环产生N×fs频率的基频脉冲Ft，在Ft脉冲的第一个周期内，主模组工作，产生主模组同步信号Fpulse1；在Ft脉冲的第二至第N个周期内，从模组工作，对应于每一个Ft脉冲周期分别产生各模组同步信号Fpulse2……FpulseN，这样，每一个Ft脉冲出现时，各模组均能工作，工作时间相差一个Ft脉冲周期；
（3）单个阵列雷达模组时序控制：
（31）模组内的FPGA利用SPI通信接口接收上位机发送的通道个数、时间窗、扫描周期和取样点数参数，并将参数锁存在内部寄存器中；
（32）产生串行发射触发信号序列和接收触发信号序列，当前模组同步信号Fpulse有效时，其FPGA产生与参数相匹配的扫描周期同步信号Fscan、发射触发信号和接收触发信号，并按照设定的M个通道分别将发射触发信号和接收触发信号串联成触发脉冲序列，其中，发射触发信号序列由M组发射触发信号串联组成，接收触发信号序列由M组接收触发信号串联组成；
（33）产生开关控制时序，当同一阵列Fscan同步信号出现时，产生M个通道的选通开关，在第一个Fscan同步信号到来时，将第一组发射触发信号分配给发射机1，第一组接收触发信号分配给接收机1，实现第一通道时序控制；在第二个Fscan同步信号到来时，第二组发射触发信号分配给发射机1，第二组接收触发信号分配给接收机2，实现第二通道时序控制；以此类推，直到完成M个通道的时序控制；
（4）相邻阵列雷达模组之间交互时序控制：
（41）控制第一个阵列雷达模组中的最后一个发射机工作，由于第一个阵列雷达模组同步信号Fpulse1和第二个阵列雷达模组同步信号Fpulse2存在一个Ft脉冲周期的延时差，因此最后一个发射脉冲序列需延时一个Ft脉冲周期，在Fpulse2有效时产生；
（42）控制第二个阵列雷达模组中的第一个接收机工作，在Fpulse2有效时，产生接收机脉冲序列。
本发明的有益效果在于：
本发明所公开的多阵列雷达模组时序控制方法，可将较多通道雷达分成N个阵列雷达模组，每个阵列雷达模组包含M个通道，在每个阵列雷达模组内均包括一个时序控制单元FPGA，这样即可利用N个时序控制单元实现N×M个通道的时序控制。各时序控制单元均利用FPGA编程实现严格的时钟同步，使各阵列雷达模组之间准并行工作，同一阵列雷达模组内部串行工作，通过以上的时序控制方式既可完成对整个大型雷达阵列多个通道的快速高效扫描，又避免了各通道之间的相互串扰。
本发明所公开的多阵列雷达模组时序控制方法，提供一种适于大型雷达阵列的时序控制方法，在通道数目较多的阵列雷达探测情况下，本方法克服了单一时序控制单元的不足，效率高、控制灵活；多阵列雷达模组之间存在严格的时钟同步，能够有效避免各通道之间的相互串扰；相邻阵列雷达模组之间进行交互时序控制以确保扫描区域的探测完整性。
附图说明
图1是本发明实施例1所公开时序控制方法中阵列雷达模组之间的同步时序控制图；
图2是本发明实施例1所公开时序控制方法中单个阵列雷达模组的时序控制图；
图3是本发明实施例1所公开时序控制方法中相邻阵列雷达模组之间的交互时序控制图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，本实施例公开了一种多阵列雷达模组时序控制方法，包括阵列雷达模组分解、阵列雷达模组之间同步时序控制、单个阵列雷达模组时序控制、相邻阵列雷达模组之间交互时序控制。
阵列雷达模组分解将较多通道的大型雷达阵列分成N个小型阵列雷达模组，在模组分解时尽可能使各模组的通道数一致，每个阵列雷达模组包含M个通道，每个阵列雷达模组均采用一个时序控制单元。以一个80通道大型雷达阵列为例，可将其分成4个小型阵列雷达模组，每个阵列雷达模组20通道。
阵列雷达模组之间同步时序控制是N个模组工作的时间分配方式，它是阵列互联的关键，N个模组采取准并行工作方式，按照一定的时间相位差进行工作，具体包括主时钟同步设计和各模组之间同步信号设计。在此工作方式下，N个模组几乎同时处于工作状态，既提高了效率，又避免了相互干扰。
第一步，主时钟同步设计。为确保各模组之间的严格同步，每个模组的工作时钟均来源于一个时钟。考虑到时钟信号的驱动能力，将高速时钟源经时钟驱动器转换为多组LVPECL差分时钟对，用来驱动不同模组的时序控制单元。设计时将产生主时钟的模组定义为主模组，其他模组为从模组。
第二步，各模组同步信号设计。结合图1，各模组采取准并行控制方式，同步信号均由主模组FPGA控制产生。天线的工作频率设为fs，在主模组FPGA内部，通过PLL锁相环产生N*fs频率的基频脉冲Ft。在Ft脉冲的第一个周期内，主模组工作，产生主模组同步信号Fpulse1；在Ft脉冲的第二至第N个周期内，从模组工作，对应于每一个Ft脉冲周期分别产生各模组同步信号Fpulse2……FpulseN，这样，每一个工作脉冲出现时，各模组均能工作，工作时间相差一个Ft周期。
单个阵列雷达模组时序控制是一个小型阵列雷达模组内部的时序控制，由一个时序控制单元和M路的选通开关组成，用以产生同一阵列的发射触发信号序列和接收触发信号序列。同一阵列中各天线采取串行工作方式，在扫描周期内各个通道分时工作，包括利用SPI接口接收上位机工作参数、产生串行发射触发信号序列和接收触发信号序列、产生开关控制时序。
第一步，FPGA利用SPI通信接口接收上位机发送的工作参数，包含通道个数、时间窗、扫描周期、取样点数等相关配置参数，并将参数锁存在内部寄存器中。
第二步，产生串行发射触发信号序列和接收触发信号序列。结合图2，当前模组同步信号Fpulse有效时，时序控制单元核心FPGA产生与配置参数相匹配的扫描周期同步信号Fscan、发射触发信号和接收触发信号，并按照设定的通道个数（M个）分别将发射触发信号和接收触发信号串联成触发脉冲序列。其中，发射触发信号序列由M组发射触发信号串联组成，接收触发信号序列由M组接收触发信号串联组成。
第三步，产生开关控制时序。当同一阵列Fscan同步信号出现时，产生M个通道的选通开关。结合图2和图3组成的阵列，在第一个Fscan同步信号到来时，将第一组发射触发信号分配给发射机1，第一组接收触发信号分配给接收机1，实现第一通道时序控制；在第二个Fscan同步信号到来时，第二组发射触发信号分配给发射机1，第二组接收触发信号分配给接收机2，实现第二通道时序控制；以此类推，直到完成所有通道时序控制。
相邻阵列雷达模组之间交互时序控制用以产生交互的发射触发信号序列和接收触发信号序列。相邻阵列雷达模组之间交互时序控制是为了防止阵列雷达模组之间测线丢失，两个相邻模组之间进行交互工作的时序控制，用以产生交互的发射触发信号序列和接收触发信号序列。
结合图3组成的阵列，以第一和第二阵列雷达模组交互时序为例，实现方法如下：
第一步，控制第一个阵列雷达模组中的最后一个发射机工作。由于第一个阵列雷达模组同步信号Fpulse1和第二个阵列雷达模组同步信号Fpulse2存在一定的延时差（一个Ft脉冲周期），在交互工作时，必须消除该延时差。因此，最后一个发射脉冲序列需延时一个Ft脉冲周期，在Fpulse2有效时产生。
第二步，控制第二个阵列雷达模组中的第一个接收机工作。在Fpulse2有效时，产生接收机脉冲序列。
按照上述多阵列雷达模组之间准并行工作，同一阵列雷达模组内部串行工作的时序控制方式，即可完成整个大型雷达阵列多个通道的扫描，提高效率的同时，也避免了各通道之间的相互串扰。
Claims (1)
1.一种多阵列雷达模组时序控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)阵列雷达模组分解：
将X通道大型雷达阵列分成N个小型阵列雷达模组，每个阵列雷达模组包含M个通道，X＝N×M，在每个阵列雷达模组内均包括一个时序控制单元FPGA；
(2)阵列雷达模组之间同步时序控制：
(21)主时钟同步设计：将高速时钟源经时钟驱动器转换为多组LVPECL差分时钟对用来驱动不同阵列雷达模组的时序控制单元，设计时将产生主时钟的阵列雷达模组定义为主模组，其他阵列雷达模组定义为从模组；
(22)各阵列雷达模组同步信号设计：对各阵列雷达模组采取准并行控制方式，同步信号均由主模组FPGA控制产生，将天线的工作频率设为fs，在主模组FPGA内部，通过PLL锁相环产生N×fs频率的基频脉冲Ft，在Ft脉冲的第一个周期内，主模组工作，产生主模组同步信号Fpulse1；在Ft脉冲的第二至第N个周期内，从模组工作，对应于每一个Ft脉冲周期分别产生各模组同步信号Fpulse2……FpulseN，这样，每一个Ft脉冲出现时，各模组均能工作，工作时间相差一个Ft脉冲周期；
(3)单个阵列雷达模组时序控制：
(31)模组内的FPGA利用SPI通信接口接收上位机发送的通道个数、时间窗、扫描周期和取样点数参数，并将参数锁存在内部寄存器中；
(32)产生串行发射触发信号序列和接收触发信号序列，当前模组同步信号Fpulse有效时，其FPGA产生与参数相匹配的扫描周期同步信号Fscan、发射触发信号和接收触发信号，并按照设定的M个通道分别将发射触发信号和接收触发信号串联成触发脉冲序列，其中，发射触发信号序列由M组发射触发信号串联组成，接收触发信号序列由M组接收触发信号串联组成；
(33)产生开关控制时序，当同一阵列扫描周期同步信号Fscan出现时，产生M个通道的选通开关，在第一个扫描周期同步信号Fscan到来时，将第一组发射触发信号分配给发射机1，第一组接收触发信号分配给接收机1，实现第一通道时序控制；在第二个扫描周期同步信号Fscan到来时，第二组发射触发信号分配给发射机1，第二组接收触发信号分配给接收机2，实现第二通道时序控制；以此类推，直到完成M个通道的时序控制；
(4)相邻阵列雷达模组之间交互时序控制：
(41)控制第一个阵列雷达模组中的最后一个发射机工作，由于第一个阵列雷达模组同步信号Fpulse1和第二个阵列雷达模组同步信号Fpulse2存在一个Ft脉冲周期的延时差，因此最后一个发射脉冲序列需延时一个Ft脉冲周期，在Fpulse2有效时产生；
(42)控制第二个阵列雷达模组中的第一个接收机工作，在Fpulse2有效时，产生接收机脉冲序列。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711321809.4A CN108181846B (zh) | 2017-12-12 | 2017-12-12 | 一种多阵列雷达模组时序控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711321809.4A CN108181846B (zh) | 2017-12-12 | 2017-12-12 | 一种多阵列雷达模组时序控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108181846A CN108181846A (zh) | 2018-06-19 |
| CN108181846B true CN108181846B (zh) | 2020-02-18 |
Family
ID=62546125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711321809.4A Active CN108181846B (zh) | 2017-12-12 | 2017-12-12 | 一种多阵列雷达模组时序控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108181846B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112181048A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-05 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种大阵列设备间时序对齐系统及对齐方法 |
| CN112630756B (zh) * | 2020-11-27 | 2022-04-12 | 海鹰企业集团有限责任公司 | 一种扫描延时极小化的主动系统时序设计方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105759248A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-07-13 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种雷达数据处理装置及信号数据处理方法 |
| CN106371074A (zh) * | 2016-12-04 | 2017-02-01 | 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） | 一种串联多通道阵列探地雷达时序控制装置及方法 |
| CN106546960A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-03-29 | 山东省科学院自动化研究所 | 一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统及方法 |
| CN106603113A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-04-26 | 上海无线电设备研究所 | 一种雷达信号处理机对外通信控制系统 |
| CN206180708U (zh) * | 2016-10-28 | 2017-05-17 | 深圳市镭神智能系统有限公司 | 一种具有无线传电功能的激光雷达 |
| CN206235732U (zh) * | 2016-10-28 | 2017-06-09 | 深圳市镭神智能系统有限公司 | 一种具有无线数据传输功能的激光雷达 |
| CN106972275A (zh) * | 2015-11-05 | 2017-07-21 | 日本电产艾莱希斯株式会社 | 缝隙阵列天线 |
| JP2017161359A (ja) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 株式会社東芝 | アンテナ装置及びアレイアンテナ装置 |
-
2017
- 2017-12-12 CN CN201711321809.4A patent/CN108181846B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106972275A (zh) * | 2015-11-05 | 2017-07-21 | 日本电产艾莱希斯株式会社 | 缝隙阵列天线 |
| CN105759248A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-07-13 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种雷达数据处理装置及信号数据处理方法 |
| JP2017161359A (ja) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 株式会社東芝 | アンテナ装置及びアレイアンテナ装置 |
| CN106546960A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-03-29 | 山东省科学院自动化研究所 | 一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统及方法 |
| CN206180708U (zh) * | 2016-10-28 | 2017-05-17 | 深圳市镭神智能系统有限公司 | 一种具有无线传电功能的激光雷达 |
| CN206235732U (zh) * | 2016-10-28 | 2017-06-09 | 深圳市镭神智能系统有限公司 | 一种具有无线数据传输功能的激光雷达 |
| CN106603113A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-04-26 | 上海无线电设备研究所 | 一种雷达信号处理机对外通信控制系统 |
| CN106371074A (zh) * | 2016-12-04 | 2017-02-01 | 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） | 一种串联多通道阵列探地雷达时序控制装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108181846A (zh) | 2018-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106443659B (zh) | 一种低空慢速小目标探测雷达装置及其探测方法 | |
| CN103941296B (zh) | 一种双频复合天线探地雷达 | |
| CN109683137B (zh) | 一种应用于相控阵雷达的多通道同步方法 | |
| CN108181846B (zh) | 一种多阵列雷达模组时序控制方法 | |
| CN1258150C (zh) | 半导体器件 | |
| CN110146892B (zh) | 一种双偏振雷达 | |
| CN110082745B (zh) | 一种基于fpga的小型mimo雷达主控机及其设计方法 | |
| CN106371074B (zh) | 一种串联多通道阵列探地雷达时序控制装置及方法 | |
| CN110958018A (zh) | 一种生成多频率同步时钟系统设计方法 | |
| CN110543121A (zh) | 全数字相控阵系统指令同步分发控制装置 | |
| CN111953320A (zh) | 用于图像传感器的高精度同步模数混合信号发生器 | |
| CN109639330B (zh) | 相控阵天线通信的组件控制系统及方法 | |
| US3510595A (en) | Impulse autocorrelation function multiplex system | |
| CN110113046B (zh) | 用于高分辨率雷达阵列系统的频率源无线同步与校准方法 | |
| US3949396A (en) | Fast scan multimode radar | |
| CN115361064B (zh) | 一种多路光纤数据传输的同步信号自动对准方法 | |
| CN211123309U (zh) | 可实现多次覆盖观测的一发四收的探地雷达采集系统 | |
| CN202631729U (zh) | 基于gps的双多基地雷达同步控制系统 | |
| CN112929121B (zh) | 时钟同步网络、时钟触发网络及实时触发处理方法 | |
| CN113949945B (zh) | 一种适用于超宽带测向的可扩展架构 | |
| KR101788257B1 (ko) | 동기화된 스트리밍 데이터 수집을 위한 디지털 수신기 | |
| Nakazawa et al. | PET data acquisition (DAQ) system having scalability for the number of detector | |
| US11223128B2 (en) | Multi-frequency multiplexed signal distribution for phased antenna array | |
| KR20100045987A (ko) | 모듈 방식 레이더 아키텍쳐 | |
| CN112485787A (zh) | 一种多通道超宽带阵列探地频阵雷达系统及控制方法 |
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 |