CN109444829A - 一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法,雷达控制系统将时序按照发射系统和信号处理系统的处理需求,生成不同形式的时序信号进行分发;信号处理系统根据控制系统分发的发射时序和接收时序,进行接收回波信号的提取和处理,剔除无效的泄露信号;根据系统需求设计对接收处理的回波信号进行数据截取,保留系统要求覆盖范围内的信号,去除系统要求以外的信号;将系统要求覆盖范围内的信号按距离远近进行合成。本发明的积极效果是:既确保有效回波信号的提取,又降低了对系统要求无贡献的额外的资源消耗,解决了传统方案资源消耗过大的问题,并有效提升系统运行效率。
Description
技术领域
本发明属于雷达信号处理领域,尤其是涉及一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法。
背景技术
为了使终端区和航路上的飞机能够安全、有效和有计划的飞行,需要对场面和空域中飞机的飞行动态进行实时监视。现有的监视手段主要有一次雷达、二次雷达、自动相关监视和多点定位系统等,由于二次雷达、自动相关监视和多点定位系统均属于合作式监视,需要在飞机上安装相应的设备才能进行监视,在某些特殊情况下,如机载设备损坏或被人为关闭时,无法实施监视功能,因此一次雷达作为监视的主要手段,有不可替代的作用。
在一次雷达系统中,时序控制与处理技术是雷达的核心与控制技术,通过雷达系统时序控制与处理技术将雷达的各功能模块进行统一的控制,按时序进行协同工作,雷达系统时序控制与处理技术是雷达系统处理与信号处理的中央控制器,具有统一控制、分时操作、有序协同、高效运行等优点。
雷达系统的组成通常包括发射系统、接收系统、信号处理系统、数据处理系统、控制系统和显示系统。发射和接收系统进行射频系统的发射和接收,信号处理系统进行雷达信号的处理,数据处理系统将信号处理系统输出的信号进行进一步的处理,形成点迹和航迹,控制系统进行雷达系统时序的控制和各种状态的收集和参数的配置,显示系统进行目标点迹、航迹和雷达状态的显示。发射、接收和信号处理系统功能相对独立,但又相互协同,需要控制系统的统一协调和调度,特别是时序上的统一控制,将发射时间、接收时间和信号处理的时间独立划分,使得三者既能分时进行,又能在信号链路层面进行有序协同,最终达到雷达系统高效运行的目的。
现有技术将发射系统时序与接收系统时序进行了分离,达到分时发射和接收的目的,在信号处理系统中根据接收到的信号进行不间断处理,不断提取接收机输入的所有信号,包括有效的回波信号和无效的泄露信号等,由于没有进行统一的策划和协同调度,会导致以下问题:
1、资源消耗大:由于信号处理系统与发射和接收系统没有进行统一的时序调度,信号处理系统需要一直处于工作状态,对接收系统输入的信号(不论是系统发射时泄露到接收系统的信号,还是系统接收时的收到的回波信号,甚至超出系统要求覆盖范围的信号)都要进行处理,导致系统资源消耗大,特别是对系统要求没有贡献的的信号的额外消耗大,占用了系统的资源,对实现系统的硬件提出了更高的要求,一定程度上增加了系统的成本;
2、运行效率低:由于没有统一策划,系统长期处于发射、接收、信号处理的并行交互运行中,没有分时的处理机制,导致资源的大量消耗的同时,也带来系统运行效率的低下,特别是对系统要求没有贡献的信号,增加了系统运行的负担,占用了系统运行的时间,还可能带来系统的错误,导致系统运行效率进一步降低、调试周期延长、人力资源消耗大、研制成本提高。
发明内容
为了克服现有技术的缺点,本发明提供了一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法,根据雷达系统要求统一设置时序控制,将发射、接收和信号处理通过控制系统进行统一的时序调度,向信号处理系统提供系统发射时间和接收时间的精确参考;在信号处理系统中,根据时序统一控制在接收处理时间进行处理,剔除对系统要求没有贡献的信号,最大限度的减少系统资源的消耗,降低硬件成本,并通过分时处理技术提高系统运行效率、缩短调试周期。
本发明所采用的技术方案是:一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法,包括如下步骤:
步骤一、根据系统需求设计发射和接收时序,雷达控制系统将时序按照发射系统和信号处理系统的处理需求,生成不同形式的时序信号进行分发;
步骤二、信号处理系统根据控制系统分发的发射时序和接收时序,进行接收回波信号的提取和处理,剔除无效的泄露信号;
步骤三、根据系统需求设计对接收处理的回波信号进行数据截取,保留系统要求覆盖范围内的信号,去除系统要求以外的信号;
步骤四、对步骤三处理的信号进行合并拼接,将系统要求覆盖范围内的信号按距离远近进行合成,得到有效数据,然后将有效数据送后端进行进一步的处理和显示。
与现有技术相比,本发明的积极效果是:
1、针对系统对发射时泄露到接收系统的信号、系统接收时的收到的回波信号、甚至超出系统要求覆盖范围的信号都要进行处理,导致系统资源消耗大的问题,方案中采用步骤2和步骤3,分两步剔除无效的泄露信号和系统要求覆盖范围以外的信号,既确保有效回波信号的提取,又降低了对系统要求无贡献的额外的资源消耗,解决了传统方案资源消耗过大的问题。步骤2,信号处理系统根据控制系统分发的发射触发信号pri1~pri4(对应脉冲指示信号send_pulse的上升沿)和有效回波信号的包络时序pri1_echo~pri4_echo,进行接收回波信号的提取,只提取pri1_echo=1、pri2_echo=1、pri3_echo=1、pri4_echo=1的时间段的信号,剔除无效的泄露信号(pri1~pri1_echo之间的信号),同时保证回波信号的有效接收(pri1_echo=1、pri2_echo=1、pri3_echo=1、pri4_echo=1的信号)处理,降低系统资源消耗;步骤3,产生数据截取时序指示信号pri1_valid~pri4_valid,只保留系统要求覆盖范围内的信号,去除系统要求覆盖范围以外的信号,进一步降低系统资源消耗。
2、针对系统由于长期处于发射、接收、信号处理的并行交互运行中,没有分时的处理机制,导致资源的大量消耗的同时,也带来系统运行效率的低下的问题,方案中采用步骤1、步骤2、步骤3和步骤4联合解决,达到发射系统、接收系统和信号处理系统统一按照控制系统的协调,分时进行发射、接收和处理,同时,提取确保接收并处理的数据满足系统要求,又能并行处理,数据分时合并拼接,大大提升系统效率。通过步骤1将发射、接收和信号处理通过控制系统进行统一的时序调度,向信号处理系统提供系统发射时间和接收时间的精确参考,保证发射系统与信号处理系统的时序一致性;通过步骤2和步骤3分两步剔除无效的泄露信号和系统要求覆盖范围以外的信号,既确保有效回波信号的提取,又降低了对系统要求无贡献的额外的资源消耗,解决了传统方案资源消耗过大的问题;通过步骤4,将步骤2和步骤3提取处理的远近距离数据进行了分时的合并和拼接,有效提升系统运行效率。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:
图1是本发明雷达系统统一时序控制与协同处理方法的流程示意图;
图2为步骤101的系统需求设计发射和接收时序,将时序按照发射系统和信号处理系统的处理需求,生成不同形式的时序信号进行分发的示意图;
图3为步骤102、103和104的示意图。
具体实施方式
一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法,如图1至图3所示,包括如下内容:
步骤101:根据系统需求设计发射和接收时序,雷达控制系统将时序按照发射系统和信号处理系统的处理需求,生成不同形式的时序信号进行分发,确保发射系统和信号处理系统时序的一致性,执行步骤2;
步骤102:信号处理系统根据控制系统分发的发射时序和接收时序,进行接收回波信号的提取和处理,剔除无效的泄露信号,同时保证回波信号的有效接收处理,降低系统资源消耗,执行步骤3;
步骤103:根据系统需求设计对接收处理的回波信号进行进一步的数据截取,保留系统要求覆盖范围内的信号,去除系统要求以外的信号,进一步降低系统资源消耗,提升运行概率,执行步骤4:
步骤104:根据步骤3处理的信号进行合并拼接,将系统要求覆盖范围内的信号按距离远近进行合成,得到有效数据,送后端进行进一步的处理和显示。
进一步的,所述步骤101具体包括:
步骤1011:根据系统指标要求,特别是距离覆盖范围、处理延迟、距离精度等要求,设计发射脉冲重复频率触发信号pre_trig,宽度为1us,指示一次脉冲重复的发射;系统发射脉冲信号send_pulse为长短脉冲交替发射,在pre_trig下降沿的1us之后产生,发射脉冲宽度TL(对应长脉冲)和TS(对应短脉冲),接收时间TL_RX(对应长脉冲)和TS_RX(对应短脉冲);
步骤1012:根据发射系统的处理时序要求,将系统发射脉冲信号以发射系统要求的信号格式,如发射开关信号TX_OFF、脉冲重复频率触发信号pre_trig、发射脉冲信号send_pulse和发射模式选择信号Send_Mode分发给发射系统。发射开关信号TX_OFF高有效,控制发射系统的发射开关,TX_OFF=1,打开发射;TX_OFF=0,关断发射。发射模式选择信号Send_Mode对应发射长短脉冲的时间,Send_Mode=1,发射线性调频信号(长脉冲),Send_Mode=0,发射普通脉冲信号(短脉冲)。
步骤1013:根据信号处理系统的处理时序要求,将系统发射脉冲信号以信号处理系统要求的信号格式,如发射触发信号pri1~pri4(对应发射脉冲信号send_pulse的4个上升沿)和发射脉冲宽度TL和TS分发给信号处理系统,保证发射系统与信号处理系统的时序一致性。
进一步的,所述步骤102具体包括:根据控制系统分发的发射触发信号pri1~pri4(对应脉冲指示信号send_pulse的上升沿)、脉冲宽度TL和TS、数字下变频处理时间TDDC,产生有效回波信号的包络时序pri1_echo、pri2_echo、pri3_echo、pri4_echo,进行接收回波信号的提取,只提取pri1_echo=1、pri2_echo=1、pri3_echo=1、pri4_echo=1的时间段的信号数据data_echo,剔除无效的泄露信号(pri1~pri1_echo之间、pri2~pri2_echo之间、pri3~pri3_echo之间、pri4~pri4_echo之间的信号),同时保证回波信号的有效接收(pri1_echo=1、pri2_echo=1、pri3_echo=1、pri4_echo=1的信号)处理,降低系统资源消耗。
进一步的,所述步骤103具体包括:
步骤1031:根据步骤102提取的有效回波信号进行脉冲压缩(对应长脉冲的线性调频信号,在图2的TL-RX时间段内的数据)等处理过程,并计算和记录处理时间TDDC+TPC;
步骤1032:根据系统需求设计对应的距离覆盖范围,对接收处理的回波信号进行延迟TDDC+TPC后的进一步数据截取,产生数据截取时序指示信号pri1_valid~pri4_valid,只保留系统要求覆盖范围内的信号数据L_data_echo和S_data_echo,去除系统要求覆盖范围以外的信号,进一步降低系统资源消耗,提升运行概率;
步骤1033:根据数据的类型(长脉冲线性调频信号和短脉冲普通脉冲信号)进行筛选,将经过数字下变频和脉冲压缩处理的线性调频信号数据L_data_echo以pri1_valid(对应F1pc data)、pri3_valid(对应F2pc data)为标志存储在RAM1和RAM3中。
进一步的,所述步骤104具体包括:
步骤1041:根据普通脉冲信号的标志pri2_valid和pri4_valid读取近距离回波数据S_data_echo(对应F1S和F2S),并在近距离数据读取完毕后,产生远距离数据读取标志信号pri1_valid_rd和pri3_valid_rd(pri2_valid读完后产生pri1_valid_rd,pri4_valid读完后产生pri3_valid_rd),执行步骤1042;
步骤1042:根据pri1_valid_rd和pri3_valid_rd读取步骤1033中存储在RAM1和RAM3中的数据(线性调频信号的数据F1pc data和F2pc data),执行步骤1043;
步骤1043:将步骤1041的数据(F1S和F2S)在前,数据1042的数据(F1L和F2L)在后,进行数据合并拼接,得到距离上从近到远的数据F1S+F1L对应的数据指示F1_sig和数据F2S+F2L对应的数据指示F2_sig,送后端进行进一步的处理和显示。
Claims (10)
1.一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤一、根据系统需求设计发射和接收时序,雷达控制系统将时序按照发射系统和信号处理系统的处理需求,生成不同形式的时序信号进行分发;
步骤二、信号处理系统根据控制系统分发的发射时序和接收时序,进行接收回波信号的提取和处理,剔除无效的泄露信号;
步骤三、根据系统需求设计对接收处理的回波信号进行数据截取,保留系统要求覆盖范围内的信号,去除系统要求以外的信号;
步骤四、对步骤三处理的信号进行合并拼接,将系统要求覆盖范围内的信号按距离远近进行合成,得到有效数据,然后将有效数据送后端进行进一步的处理和显示。
2.根据权利要求1所述的一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法,其特征在于:步骤一所述生成不同形式的时序信号进行分发的方法为:
步骤1011:根据系统指标要求设计发射脉冲重复频率触发信号pre_trig、系统发射脉冲信号send_pulse、长脉冲发射脉冲宽度TL和短脉冲发射脉冲宽度TS、长脉冲接收时间TL_RX和短脉冲接收时间TS_RX;
步骤1012:根据发射系统的处理时序要求,将系统发射脉冲信号以发射系统要求的信号格式分发给发射系统;
步骤1013:根据信号处理系统的处理时序要求,将系统发射脉冲信号以信号处理系统要求的信号格式分发给信号处理系统。
3.根据权利要求2所述的一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法,其特征在于:所述pre_trig宽度为1us,用于指示一次脉冲重复的发射。
4.根据权利要求2所述的一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法,其特征在于:所述send_pulse为长短脉冲交替发射,在pre_trig下降沿的1us之后产生。
5.根据权利要求2所述的一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法,其特征在于:所述发射系统要求的信号格式包括发射开关信号TX_OFF、脉冲重复频率触发信号pre_trig、发射脉冲信号send_pulse和发射模式选择信号Send_Mode;所述信号处理系统要求的信号格式包括发射触发信号pri1~pri4和长脉冲发射脉冲宽度TL和短脉冲发射脉冲宽度TS。
6.根据权利要求5所述的一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法,其特征在于:步骤二所述接收回波信号的提取和处理方法为:根据控制系统分发的发射触发信号pri1~pri4、脉冲宽度TL和TS、数字下变频处理时间TDDC,产生有效回波信号的包络时序pri1_echo、pri2_echo、pri3_echo、pri4_echo,提取pri1_echo=1、pri2_echo=1、pri3_echo=1、pri4_echo=1的时间段的信号数据data_echo,剔除无效的泄露信号。
7.根据权利要求6所述的一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法,其特征在于:所述无效的泄露信号包括:pri1~pri1_echo之间、pri2~pri2_echo之间、pri3~pri3_echo之间、pri4~pri4_echo之间的信号。
8.根据权利要求6所述的一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法,其特征在于:步骤三所述对接收处理的回波信号进行数据截取的方法为:
步骤1031:对步骤二提取的有效回波信号进行脉冲压缩处理,并计算和记录处理时间TDDC+TPC;
步骤1032:根据系统需求设计对应的距离覆盖范围,对接收处理的回波信号进行延迟TDDC+TPC后的进一步数据截取,产生数据截取时序指示信号pri1_valid~pri4_valid,保留系统要求覆盖范围内的信号数据L_data_echo和S_data_echo,去除系统要求覆盖范围以外的信号;
步骤1033:根据数据的类型进行筛选,将经过数字下变频和脉冲压缩处理的线性调频信号数据L_data_echo以pri1_valid、pri3_valid为标志存储在RAM1和RAM3中。
9.根据权利要求8所述的一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法,其特征在于:步骤四所述对信号进行合并拼接的方法为:
步骤1041:根据普通脉冲信号的标志pri2_valid和pri4_valid读取近距离回波数据S_data_echo,对应F1S和F2S,并在近距离数据读取完毕后,产生远距离数据读取标志信号pri1_valid_rd和pri3_valid_rd;
步骤1042:根据pri1_valid_rd和pri3_valid_rd读取步骤1033中存储在RAM1和RAM3中的数据,对应F1L和F2L;
步骤1043:将步骤1041的数据F1S和F2S在前,数据1042的数据F1L和F2L在后,进行数据合并拼接,得到距离上从近到远的数据F1S+F1L对应的数据指示F1_sig和数据F2S+F2L对应的数据指示F2_sig,送后端进行进一步的处理和显示。
10.根据权利要求9所述的一种雷达系统统一时序控制与协同处理方法,其特征在于:在近距离数据读取完毕后,产生远距离数据读取标志信号的方法为:pri2_valid读完后产生pri1_valid_rd,pri4_valid读完后产生pri3_valid_rd。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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