CN111308429A - 一种基于共形天线的自适应选最优参考通道方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于共形天线的自适应选最优参考通道方法及装置，对接收的雷达信号进行数字信道化后，进行数字检波处理，从中找出信号所在的子信道，提取各通道脉冲前沿幅度值，存储各通道检波结果和信道选择结果，统计子信道有效的次数，找到最大值，则将最大值对应的子信道作为最终的参考子信道，比较相应通道的前沿幅度值，找出幅值最大值对应的通道号，即为最优参考通道。本发明能够找到信号质量最优的通道作为参考通道，提高参数测量精度与脉内特征分析的准确性。

Description

一种基于共形天线的自适应选最优参考通道方法及装置
技术领域
本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于共形天线的自适应选最优参考通道的FPGA实现方法及装置。
背景技术
目前，主被动复合雷达导引头成为一种趋势，为了减少主动和被动间的相互影响，最大限度地结合两者的优势，共形天线成为了复合雷达导引头中承担被动侦收任务的关键部件。为尽可能减少对主动天线的影响，共形天线设计在弹体外呈环形结构，目标发射的雷达信号必然会由于弹体的遮挡存在衰减。在雷达实际工作过程中，多个通道接收信号的功率强弱不同，且不能保证每个通道都能够有效侦收雷达信号。随着共形天线技术在项目研制中的广泛应用，共形天线存在信号遮挡这一共性问题亟待解决。
发明内容
本发明需解决技术问题是提供一种基于共形天线，信号质量最优的通道选取方法和装置。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于共形天线的自适应选最优参考通道方法及装置，采取技术方案如下：
一种基于共形天线的自适应选最优参考通道方法，包括以下步骤：
步骤1、每个天线对应一个通道，N个天线接收的雷达信号进行数字信道化后，对通道n对应的k个信道进行数字检波处理，从中找出信号所在的信道m，记为ANT n-CH m，最多可以得到l个有效的信道号；
所述N值为接收天线总数，与通道数一致；
所述l值为检波结果有效的通道数，l≤N。
步骤2、提取各通道脉冲前沿幅度值ANT n-AMP m，存储各通道检波结果PUL n和信道选择结果ANT n-CH m；
所述脉冲前沿幅度值ANT n-AMP m代表通道n的检波脉冲前沿提取的第m个信道的幅度值；
所述检波结果PUL n代表通道n的检波脉冲；
所述信道选择结果ANT n-CH m代表通道n的检波脉冲存在于第m个信道。
步骤3、对上述l个信道号进行统计，统计选择信道1～k的通道总数分别为Num1～Num k；
所述Num k是信道选择结果为k的通道总数。
步骤4、找到Num1～Num k中的最大值Num j，若Num j≥q，则将最大值Num j对应的信道j作为最终的参考信道CH j，否则丢弃该脉冲；
所述q为参考信道的最少通道数，q≤N。
步骤5、若存在参考信道CH j，则找出信道选择结果为j的通道，比较相应通道的前沿幅度值ANT n-AMP j，找出幅值最大值ANT g-AMP j对应的通道号g，则ANT g即为最优参考通道。
一种基于共形天线的自适应选最优参考通道装置，包括单通道检测模块、存储各通道信息模块、RAM读写控制模块、确定参考信道模块和确定最优参考通道模块；
所述单通道检测模块对雷达信号信道化后的幅度、相位信息进行信号检测，输出信号检测结果PUL n、信道选择结果ANT n-CH m和前沿幅度值ANT n-AMP m到存储各通道信息模块；
所述存储各通道信息模块是在信号检测结果PUL n为高时，将通道n的信息以信道选择结果ANT n-CH m为地址存储于深度为k，宽度为N+log2 k的RAM存储器中；
所述RAM读写控制模块是通过控制RAM的读写实现信道有效次数的统计、信道选择结果为j的通道统计和时序控制，输出信道有效次数Num1～Num k到确定参考信道模块，输出信道选择结果为j的通道统计结果到确定最优参考通道模块；
所述确定参考信道模块找到Num1～Num k中的最大值Num j，若Num j≥q，则将信道号j作为最终的参考信道号CH j输出到确定最优参考通道模块；
所述确定最优参考通道模块是在找到CH j的情况下，找到信道选择结果为j的通道号，提取相应通道号的前沿幅度值ANT n-AMP j，找出幅值最大值记为ANT g-AMP j，则ANT g即为最优的参考通道。
进一步，所述确定参考信道模块按信道1～k的地址顺序读出统计结果，并找到Num1～Num k中的最大值Num j，首先读出选择1信道的统计结果，把Num1赋给Num j，且把读地址1赋给CH j；其次读出Num2时与Num j比较，若大于Num j，则把Num2赋给Num j，且把读地址2赋给CH j，否则Num j和CH j保持不变；以此类推，直到读完k个信道的统计结果，也就找到了最大值Num j。
进一步，所述确定最优参考通道模块在找到参考信道j的情况下，以j为读地址，读出信道选择为j的统计结果Data_max；设置ANT g-AMP j和ANT g初始值为0，在N＝8、k＝16的情况下，Data_max的第3位到第0位用于表示Num j，若Data_max的第4位为1，则表示通道1选择了参考信道j，则把ANT1-AMP j幅值赋给幅度最大值ANT g-AMP j，同时把通道号1赋给ANT g，否则ANT g-AMP j和g保持不变；若Data_max的第5位为1，则表示通道2选择了参考信道j，若ANT2-AMP j大于ANT g-AMP j，则把ANT2-AMP j幅值赋给幅度最大值ANT g-AMP j，同时把通道号2赋给ANT g，否则ANT g-AMP j和ANT g保持不变；以此类推，直到比较完信道选择结果为j的通道的幅度，ANT g-AMP j和ANT g均不为0，表示找到了最大值ANT g-AMP j和最优参考通道ANT g。
根据上述技术方案，本发明的有益效果为：
本发明能够找到信号质量最优的通道作为参考通道，提高参数测量精度与脉内特征分析的准确性。本发明的初衷是解决共形天线本身存在的信号遮挡问题，但本发明不仅局限于共形天线，同样适用于其他多通道雷达信号接收机，具有较强的实用性和通用性。
附图说明
图1为本发明多通道雷达信号接收机自适应选最优参考通道的方法流程图；
图2为本发明多通道雷达信号接收机自适应选最优参考通道的装置图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步详细的解释和说明。
一种基于共形天线的自适应选最优参考通道的FPGA实现方法，所述方法可解决共形天线存在信号遮挡的问题，同样适用于其他多通道雷达信号接收机，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1、每个天线对应一个通道，N个天线接收的雷达信号进行数字信道化后，对通道n对应的k个信道进行数字检波处理，从中找出信号所在的信道m，记为ANT n-CH m，最多可以得到l个有效的信道号；
所述N值为接收天线总数，与通道数一致；
所述n值为1～N之间的整数，代表信道号；
所述k值为2的幂次方，代表信道化高效结构中的有效信道总数；
所述m值为1～k之间的整数，代表信号所在信道的信道号；
所述l值为检波结果有效的通道数，l≤N，由于存在信号遮挡，并不能保证每个通道都能正常检出信号。
所述数字检波处理是将各信道的幅度与门限比较，连续M个采样点大于门限值，将检波脉冲拉高；连续M个采样点小于门限值，将检波脉冲拉低；M通常取值小于信道带宽和适应最小脉宽的乘积，当信道带宽为75MHz，适应最小脉宽为0.2us时，M可取14。
步骤2、提取各通道脉冲前沿幅度值ANT n-AMP m，存储各通道检波结果PUL n和信道选择结果ANT n-CH m；
所述检波结果PUL n代表通道n的检波脉冲；
所述信道选择结果ANT n-CH m代表通道n的检波脉冲存在于第m个信道；
所述脉冲前沿幅度值ANT n-AMP m代表通道n的检波脉冲前沿提取的第m个信道的幅度值。
所述提取各通道脉冲前沿幅度值是在检波脉冲前沿将信号所在信道的幅度提取出来等待步骤5使用。
所述存储各通道检波结果和信道选择结果是以信道选择结果为地址将信息存入RAM中。
步骤3、对上述l个信道号进行统计，统计选择信道1～k的通道总数分别为Num1～Num k；
所述Num k是信道选择结果为k的通道总数。
步骤4、找到Num1～Num k中的最大值Num j，若Num j≥q，则将最大值Num j对应的信道j作为最终的参考信道CH j，否则丢弃该脉冲；
所述q为参考信道的最少通道数，q≤N，在共形天线体制下q通常取2。
步骤5、若存在参考信道CH j，则找出信道选择结果为j的通道，比较相应通道的前沿幅度值ANT n-AMP j，找出幅值最大值ANT g-AMP j对应的通道号g，则ANT g即为最优参考通道。
一种用于实现多通道雷达信道化接收信号自适应选最优参考通道的装置，包括单通道检测模块、存储各通道信息模块、RAM读写控制模块、确定参考信道模块和确定最优参考通道模块。如图2所示。
所述单通道检测模块对雷达信号信道化后的幅度、相位信息进行信号检测，输出信号检测结果PUL n、信道选择结果ANT n-CH m和前沿幅度值ANT n-AMP m到存储各通道信息模块；
所述存储各通道信息模块是在信号检测结果PUL n为高时，将通道n的信息以信道选择结果ANT n-CH m为地址存储于深度为k，宽度为N+log2 k的RAM存储器中；
统计信道1～k有效的次数是在信息写入的同时进行的。以8通道信道化接收机为例，在每个通道有效信道数为16的情况下，需要设置RAM深度为16，位宽为12bit。其中，第11位到第4位用于指示8个通道是否选择了该信道，1表示是，0表示否；第3位到第0位用于统计选择该信道的通道数，每增加一个通道进行加1处理。
所述RAM读写控制模块是通过控制RAM的读写实现信道有效次数的统计、信道选择结果为j的通道统计和时序控制等功能，输出信道有效次数Num1～Num k到确定参考信道模块，输出信道选择结果为j的通道统计结果到确定最优参考通道模块；
所述确定参考信道模块是找到Num1～Num k中的最大值Num j，若Num j≥q，则将信道号j作为最终的参考信道号j输出到确定最优参考通道模块；
上述例子中，需要按1～16的地址顺序读出统计结果，并找到Num1～Num k中的最大值Num j。首先读出选择1信道的统计结果，把Num1赋给Num j，且把读地址1赋给CH j；其次读出Num2时与Num j比较，若大于Num j，则把Num2赋给Num j，且把读地址2赋给CH j，否则Num j和CH j保持不变；以此类推，直到读完16个信道的统计结果，也就找到了最大值Numj；本例中q取2，若Num j≥2，则将信道j作为最终的参考信道，否则丢弃该脉冲。
所述确定最优参考通道模块是在找到j的情况下，找到信道选择结果为j的通道号，提取相应通道号的前沿幅度值ANT n-AMP j，找出幅值最大值记为ANT g-AMP j，则ANTg即为最优的参考通道。
同样以上述例子，在找到参考信道j的情况下，需要以j为读地址，读出信道选择为j的统计结果Data_max。设置ANT g-AMP j和ANT g初始值为0，若Data_max的第4位为1，则表示通道1选择了参考信道j，则把ANT1-AMP j幅值赋给幅度最大值ANT g-AMP j，同时把通道号1赋给ANT g，否则ANT g-AMP j和g保持不变；若Data_max的第5位为1，则表示通道2选择了参考信道j，若ANT2-AMP j大于ANT g-AMP j，则把ANT2-AMP j幅值赋给幅度最大值ANTg-AMP j，同时把通道号2赋给ANT g，否则ANT g-AMP j和ANT g保持不变；以此类推，直到比较完信道选择结果为j的通道的幅度，ANT g-AMP j和ANT g均不为0，表示找到了最大值ANTg-AMP j和最优参考通道ANT g。
根据上述具体实施方式的介绍可知，本发明能够找到信号质量最优的通道作为参考通道，提高参数测量精度与脉内特征分析的准确性，具有较强的实用性和通用性。
上述具体实施方式仅用于解释和说明本发明的技术方案，但并不能构成对权利要求的保护范围的限定。本领域技术人员应当清楚，在本发明的技术方案的基础上做任何简单的变形或替换而得到的新的技术方案，均将落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于共形天线的自适应选最优参考通道方法，包括以下步骤：
步骤1、每个天线对应一个通道，N个天线接收的雷达信号进行数字信道化后，对通道n对应的k个信道进行数字检波处理，从中找出信号所在的信道m，记为ANT n-CH m，最多可以得到l个有效的信道号；
所述N值为接收天线总数，与通道数一致；
所述l值为检波结果有效的通道数，l≤N；
步骤2、提取各通道脉冲前沿幅度值ANT n-AMP m，存储各通道检波结果PUL n和信道选择结果ANT n-CH m；
所述脉冲前沿幅度值ANT n-AMP m代表通道n的检波脉冲前沿提取的第m个信道的幅度值；
所述检波结果PUL n代表通道n的检波脉冲；
所述信道选择结果ANT n-CH m代表通道n的检波脉冲存在于第m个信道。
步骤3、对上述l个信道号进行统计，统计选择信道1～k的通道总数分别为Num1～Numk；
所述Num k是信道选择结果为k的通道总数；
步骤4、找到Num1～Num k中的最大值Num j，若Num j≥q，则将最大值Num j对应的信道j作为最终的参考信道CH j，否则丢弃该脉冲；
所述q为参考信道的最少通道数，q≤N；
步骤5、若存在参考信道CH j，则找出信道选择结果为j的通道，比较相应通道的前沿幅度值ANT n-AMP j，找出幅值最大值ANT g-AMP j对应的通道号g，则ANT g即为最优参考通道。
2.一种基于权利要求1所述的基于共形天线的自适应选最优参考通道装置，其特征在于，包括单通道检测模块、存储各通道信息模块、RAM读写控制模块、确定参考信道模块和确定最优参考通道模块；
所述单通道检测模块对雷达信号信道化后的幅度、相位信息进行信号检测，输出信号检测结果PUL n、信道选择结果ANT n-CH m和前沿幅度值ANT n-AMP m到存储各通道信息模块；
所述存储各通道信息模块是在信号检测结果PUL n为高时，将通道n的信息以信道选择结果ANT n-CH m为地址存储于深度为k，宽度为N+log2k的RAM存储器中；
所述RAM读写控制模块是通过控制RAM的读写实现信道有效次数的统计、信道选择结果为j的通道统计和时序控制，输出信道有效次数Num1～Num k到确定参考信道模块，输出信道选择结果为j的通道统计结果到确定最优参考通道模块；
所述确定参考信道模块找到Num1～Num k中的最大值Num j，若Num j≥q，则将信道号j作为最终的参考信道号CH j输出到确定最优参考通道模块；
所述确定最优参考通道模块是在找到CH j的情况下，找到信道选择结果为j的通道号，提取相应通道号的前沿幅度值ANT n-AMP j，找出幅值最大值记为ANT g-AMP j，则ANT g即为最优的参考通道。
3.一种根据权利要求2所述的基于共形天线的自适应选最优参考通道装置，其特征在于，所述确定参考信道模块按信道1～k的地址顺序读出统计结果，并找到Num1～Num k中的最大值Num j，
首先读出选择1信道的统计结果，把Num1赋给Num j，且把读地址1赋给CH j；其次读出Num2时与Num j比较，若大于Num j，则把Num2赋给Num j，且把读地址2赋给CH j，否则Num j和CH j保持不变；以此类推，直到读完k个信道的统计结果，即找到了最大值Num j。
4.一种根据权利要求2所述的基于共形天线的自适应选最优参考通道装置，其特征在于，所述确定最优参考通道模块在找到参考信道j的情况下，以j为读地址，读出信道选择为j的统计结果Data_max；设置ANT g-AMP j和ANT g初始值为0，在N＝8、k＝16的情况下，Data_max的第3位到第0位用于表示Num j，若Data_max的第4位为1，则表示通道1选择了参考信道j，则把ANT1-AMP j幅值赋给幅度最大值ANT g-AMP j，同时把通道号1赋给ANT g，否则ANT g-AMP j和g保持不变；若Data_max的第5位为1，则表示通道2选择了参考信道j，若ANT2-AMP j大于ANT g-AMP j，则把ANT2-AMP j幅值赋给幅度最大值ANT g-AMP j，同时把通道号2赋给ANT g，否则ANT g-AMP j和ANT g保持不变；以此类推，直到比较完信道选择结果为j的通道的幅度，ANT g-AMP j和ANT g均不为0，表示找到了最大值ANT g-AMP j和最优参考通道ANT g。
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