CN113486297A - 基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法、存储介质和装置 - Google Patents

基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法、存储介质和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113486297A
CN113486297A CN202111047805.8A CN202111047805A CN113486297A CN 113486297 A CN113486297 A CN 113486297A CN 202111047805 A CN202111047805 A CN 202111047805A CN 113486297 A CN113486297 A CN 113486297A
Authority
CN
China
Prior art keywords
value
multiplier
phased array
coordinate system
axis direction
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.)
Granted
Application number
CN202111047805.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113486297B (zh
Inventor
章圣长
余正冬
赵云
郭宏展
郭玺好
汪正兵
马明凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Rdw Tech Co ltd
Original Assignee
Chengdu Rdw Tech Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Rdw Tech Co ltd filed Critical Chengdu Rdw Tech Co ltd
Priority to CN202111047805.8A priority Critical patent/CN113486297B/zh
Publication of CN113486297A publication Critical patent/CN113486297A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113486297B publication Critical patent/CN113486297B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/15—Correlation function computation including computation of convolution operations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/38—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • G06F7/48—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
    • G06F7/50—Adding; Subtracting
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/38—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • G06F7/48—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
    • G06F7/52—Multiplying; Dividing
    • G06F7/523—Multiplying only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明公开了基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法、存储介质和装置，属于相控阵天线技术领域。该解算方法将一些共用的参数计算好后定义为系统常量或将其存储在rom中，当计算需要时直接调用这些参数，这样在计算过程中不需要再进行计算和参数转换，该解算方法中采用三角函数IP核进行三角函数的计算，这样能够保证较高的精度和较广的角度范围，优化后的解算方法在保证精度和使用性的情况下能够有效地简化计算过程，提高解算速度，使用的硬件资源也更少，相应的功耗也得到降低。

Description

基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法、存储介质和装置
技术领域
本发明涉及相控阵天线领域，具体涉及基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法、存储介质和装置。
背景技术
有源相控阵天线技术在现代雷达通讯技术中占有很重要的地位，其波束指向灵敏、扫描速度快、数据率高等特点深受行业喜爱。随着相控阵天线应用越来越广泛，部分行业对波束响应时间的要求也更高。波束响应时间主要由通讯时间、波束控制角度解算时间、相位信息下发时间决定。而波束控制角度解算时间直接决定整个波束响应时间。相控阵天线波束控制角度解算是通过天线通道坐标信息、方向角度信息、工作频率信息计算出相控阵天线移相器的控制相位。通过方位角和俯仰角计算控制相位传统的计算方法需要将方位角和俯仰角转换为离轴角和旋转角度后再计算。通过方位角和俯仰角直接计算控制相位的计算理论公式如下：
Figure 776592DEST_PATH_IMAGE001
；
在相控阵天线通道数上千的阵面，采用传统的解算方法在耗时、器件资源占用、功耗等方面均会增加。
现有技术中，专利CN111859269A公开了一种相控阵天线波控角度解算方法、系统及存储介质，该方法基于天线坐标系对相控阵天线波控角度进行解算，具有以下不足：
1、该专利不适用于雷达坐标系，如使用在雷达坐标系，需要对坐标进行转换，从而使移相码的解算过程变得更复杂；2、该专利中的正弦值与余弦值采用预存查取的方式，不利于角度步进值的调整。
发明内容
本发明旨在提供基于雷达坐标系的相控阵天线波束控制角度的解算方法，这种解算方法在耗时、器件资源占用和功耗方面均有良好的表现，并且通过常规FPGA或微处理器芯片使用少量逻辑资源就能实现控制相位的快速解算。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法，包括如下步骤：
将波束控制命令中的工作频率换算为以Hz为单位的频率
Figure 224891DEST_PATH_IMAGE003
，将频率
Figure 270208DEST_PATH_IMAGE005
除以
Figure 576336DEST_PATH_IMAGE006
的值进行四舍五入后取整，将以上计算结果存入存储器rom中，记为
Figure 921867DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 150854DEST_PATH_IMAGE008
；
将阵面所有通道X轴方向量化值的2倍数值
Figure 683466DEST_PATH_IMAGE009
、Y轴方向量化值的2倍数值
Figure 288891DEST_PATH_IMAGE010
预存入存储器rom中；
将输入的方位角度
Figure 223349DEST_PATH_IMAGE011
放大100倍后，通过乘法器放大
Figure 747872DEST_PATH_IMAGE012
倍，最 后截掉计算结果二进制的低23位，记为
Figure 908726DEST_PATH_IMAGE013
；
将输入的俯仰角度
Figure 176896DEST_PATH_IMAGE014
放大100倍后，通过乘法器放大
Figure 339762DEST_PATH_IMAGE015
倍，最 后截掉计算结果二进制的低23位，记为
Figure 35185DEST_PATH_IMAGE016
；
将天线X轴方向单元间距
Figure 807969DEST_PATH_IMAGE017
值放大
Figure 489617DEST_PATH_IMAGE018
倍后进行四舍五 入并取整的值定义为常量
Figure 398668DEST_PATH_IMAGE019
，即
Figure 140359DEST_PATH_IMAGE020
，其中
Figure 134859DEST_PATH_IMAGE021
是天线X轴方向单元 间距，单位为毫米；
将天线Y轴方向单元间距
Figure 744832DEST_PATH_IMAGE022
值放大
Figure 649334DEST_PATH_IMAGE024
倍进行四舍 五入并取整的值定义为常量
Figure 686561DEST_PATH_IMAGE025
，即
Figure 542259DEST_PATH_IMAGE026
，其中，
Figure 955923DEST_PATH_IMAGE027
是天线Y轴 方向单元间距，单位为毫米；
计算移相码
Figure 573986DEST_PATH_IMAGE028
：
Figure 923059DEST_PATH_IMAGE029
。
Figure 892152DEST_PATH_IMAGE030
是通过调用FPGA内部IP核通过
Figure 453714DEST_PATH_IMAGE031
计算或调用微处理 器函数计算得出，或者将
Figure 457442DEST_PATH_IMAGE032
预存到存储器rom中，读取存储器rom的值 进行使用。
移相码
Figure 836471DEST_PATH_IMAGE033
的计算步骤包括：
步骤一、根据方位角
Figure 168226DEST_PATH_IMAGE034
使用三角函数IP核计算
Figure 923693DEST_PATH_IMAGE035
；
步骤二、根据俯仰角
Figure 624670DEST_PATH_IMAGE036
使用三角函数IP核计算
Figure 440179DEST_PATH_IMAGE037
；
步骤三、利用乘法器一计算
Figure 259231DEST_PATH_IMAGE038
；
步骤四、利用乘法器二计算
Figure 552809DEST_PATH_IMAGE039
；
步骤五、利用乘法器三计算
Figure 265550DEST_PATH_IMAGE040
；
步骤六、根据阵面当前通道编号获取该通道下的X轴方向量化值的2倍数值
Figure 596168DEST_PATH_IMAGE041
，利用乘法器四计算
Figure 27150DEST_PATH_IMAGE042
；
步骤七、根据阵面当前通道编号获取该通道Y轴方向量化值的2倍数值
Figure 999785DEST_PATH_IMAGE043
， 利用乘法器五计算
Figure 567033DEST_PATH_IMAGE044
；
步骤八、利用乘法器六将步骤六和步骤三的计算结果相乘；
步骤九、利用乘法器七将步骤七与步骤一的计算结果相乘；
步骤十、利用加法器一将步骤八和步骤九的计算结果相加；
步骤十一、根据阵面所需相位精度进行截位保留数据。
Figure 458765DEST_PATH_IMAGE045
预存到存储器rom中，通过读取存储器rom的值进行使用。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其存储的有计算机程序，运行该计算机程序可执行上述的雷达坐标系的相控阵天线的解算方法。
本发明还提供了一种基于雷达坐标系的相控阵天线解算装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述的雷达坐标系的相控阵天线的解算方法的步骤。
本发明的有益效果：
1、本发明所述的解算方法，基于直观的雷达坐标系，直接利用方位角θ和俯仰角
Figure 768522DEST_PATH_IMAGE046
进行解算，采用三角函数IP核进行三角函数的计算，这样能够保证较高的精度和较广的角 度范围，并且在解算过程中才用三角函数IP核，适用的角度更广，步进更小；
2、本发明所述的解算方法，将一些共用的参数计算好后定义为系统常量，或将其存储在rom存储器中，当计算需要时直接调用这些参数。这样在计算过程中不需要再进行计算和参数转换，少去中间转换过程可提高解算精度；
3、本发明所述的解算方法，在保证精度和使用性的情况下能够有效地简化计算过程，提高解算速度，使用的硬件资源也更少，相应的功耗也得到降低。
附图说明
图1为相控阵天线的坐标系定义；
图2为相控阵天线的解算流程图；
图3为相控阵天线解算示例结构图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的属于“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法或设备固有的气体步骤或单元。
实施例1
本实施例为最基本的实施方式。
一种基于雷达坐标系的相控阵天线的解算方法，如图1-2所示，包括以下内容：
步骤一、将波束控制命令中的工作频率信息换算为以Hz为单位的频率
Figure 403903DEST_PATH_IMAGE047
，将波束 控制命令中的角度
Figure 701023DEST_PATH_IMAGE048
和
Figure 763657DEST_PATH_IMAGE049
分别放大100倍，以将其放大到能处理的最小精度位；
步骤二、将理论计算公式
Figure 903651DEST_PATH_IMAGE051
进行整理，将计算 中的常量运算进行整合，得到以下移相码
Figure 218089DEST_PATH_IMAGE052
计算公式：
Figure 759929DEST_PATH_IMAGE054
；
Figure 134410DEST_PATH_IMAGE055
其中，
Figure 761700DEST_PATH_IMAGE056
是天线X轴方向单元间距，单位为毫米，
Figure 738883DEST_PATH_IMAGE057
是天线Y轴方向单元间距， 单位为毫米；
Figure 509131DEST_PATH_IMAGE058
为波束控制命令信息中的方位角，
Figure 913567DEST_PATH_IMAGE059
为波束控制命令信息中的俯仰角。
Figure 903520DEST_PATH_IMAGE060
预存到rom中，通过读取rom的值进行使用。
函数ROUND表示对括号中的值进行四舍五入后取整。
Figure 684394DEST_PATH_IMAGE061
值的获取方式为：
将预设工作频率值换算成以Hz为单位后除以
Figure 935247DEST_PATH_IMAGE062
的值进行四舍五入并取整的值 存入存储器rom中，记为
Figure 651530DEST_PATH_IMAGE063
。
Figure 987834DEST_PATH_IMAGE064
是天线单元通道在X轴方向上，以
Figure 447765DEST_PATH_IMAGE065
为单位量的量化值的2倍数 值；
Figure 818704DEST_PATH_IMAGE066
是天线单元通道在Y轴方向上，以
Figure 564943DEST_PATH_IMAGE067
为单位量的量化值的2倍数 值。
在阵面设定好后，每个天线单元通道的坐标值即是固定的，将阵面所有通道的X轴、Y轴方向量化值的2倍数值预存入rom中，使用时可直接从rom中读取。
方位角
Figure 762444DEST_PATH_IMAGE068
值的获取方式为：
Figure 150700DEST_PATH_IMAGE069
是将输入的方位角度
Figure 985932DEST_PATH_IMAGE070
放大100倍后，再通过乘法器放大
Figure 168651DEST_PATH_IMAGE071
倍，转化为以弧度为单位，最后截掉计算结果二进制的低23位的值。
俯仰角
Figure 479547DEST_PATH_IMAGE072
值的获取方式为：
Figure 281281DEST_PATH_IMAGE073
是将输入的俯仰角度
Figure 361232DEST_PATH_IMAGE074
放大100倍后，再通过乘法器放大
Figure 855799DEST_PATH_IMAGE075
倍，转化为以弧度为单位，最后截掉计算结果二进制的低23位的值。
进一步的，
Figure 388411DEST_PATH_IMAGE076
值的获取方式为：
Figure 492371DEST_PATH_IMAGE077
是将天线X轴方向单元间距
Figure 161250DEST_PATH_IMAGE078
值放大
Figure 951351DEST_PATH_IMAGE079
倍的 值进行四舍五入并取整，将以上计算的值定义为常量
Figure 846626DEST_PATH_IMAGE080
。
Figure 114796DEST_PATH_IMAGE081
值的获取方式为：
Figure 44706DEST_PATH_IMAGE082
是将天线Y轴方向单元间距
Figure 740130DEST_PATH_IMAGE083
值放大
Figure 247335DEST_PATH_IMAGE084
倍 的值进行四舍五入并取整，将以上计算的值定义为常量
Figure 194562DEST_PATH_IMAGE085
。
Figure 103612DEST_PATH_IMAGE086
是通过调用FPGA内部IP核通过
Figure 349698DEST_PATH_IMAGE087
计算或调用微处理 器函数计算得出，或者将
Figure 609778DEST_PATH_IMAGE088
预存到rom中，读取rom的值进行使用。
以上解算方法是将一些共用的参数计算好后定义为系统常量，或将其存储在rom中，当计算需要时直接调用这些参数，这样在计算过程中不需要再进行计算和参数转换。该解算方法中采用三角函数IP核进行三角函数的计算，这样能够保证较高的计算精度和较广的角度范围。优化后的解算方法在保证精度和使用性的情况下能够有效地简化计算过程，提高解算速度，使用的硬件资源也更少，相应的功耗也得到降低。
进一步的，如图3所示，计算移相码
Figure 954171DEST_PATH_IMAGE089
的步骤包括：
根据波束控制命令信息中的方位角
Figure 858674DEST_PATH_IMAGE090
，通过乘法器放大100倍，再通过乘法器放大
Figure 895900DEST_PATH_IMAGE091
倍转化为以弧度为单位的方位角
Figure 253063DEST_PATH_IMAGE092
，
Figure 666727DEST_PATH_IMAGE093
是实际幅度的
Figure 284790DEST_PATH_IMAGE094
倍数， 以便于三角函数IP核使用。
根据波束控制命令信息中的俯仰角
Figure 633863DEST_PATH_IMAGE095
，通过乘法器放大100倍，再通过乘法器放 大
Figure 602956DEST_PATH_IMAGE096
倍转化为以弧度为单位的俯仰角
Figure 663053DEST_PATH_IMAGE097
，
Figure 666781DEST_PATH_IMAGE098
是实际幅度的
Figure 921176DEST_PATH_IMAGE099
倍 数，以便于三角函数IP核使用。
根据方位角
Figure 377565DEST_PATH_IMAGE100
使用三角函数IP核计算出
Figure 867453DEST_PATH_IMAGE101
。
根据俯仰角
Figure 601053DEST_PATH_IMAGE102
使用三角函数IP核计算出
Figure 150983DEST_PATH_IMAGE103
。
利用乘法器一计算出
Figure 970035DEST_PATH_IMAGE104
。
根据天线X轴方向单元间距
Figure 998034DEST_PATH_IMAGE105
值放大
Figure 710775DEST_PATH_IMAGE106
倍的值进 行四舍五入并取整得出常量
Figure 71087DEST_PATH_IMAGE107
。
根据天线Y轴方向单元间距
Figure 236489DEST_PATH_IMAGE108
值放大
Figure 209124DEST_PATH_IMAGE109
倍的值 进行四舍五入并取整得出常量
Figure 776372DEST_PATH_IMAGE110
。
根据波束控制命令信息中的频率信息
Figure 668104DEST_PATH_IMAGE111
，去匹配相应频率
Figure 461748DEST_PATH_IMAGE112
的存放地 址，进而从rom中读取出预设工作频率值
Figure 831549DEST_PATH_IMAGE113
。
利用乘法器二计算
Figure 394249DEST_PATH_IMAGE114
。
利用乘法器三计算
Figure 722462DEST_PATH_IMAGE115
。
根据阵面当前通道编号获取该通道X轴坐标值
Figure 596877DEST_PATH_IMAGE116
。
利用乘法器四计算
Figure 675429DEST_PATH_IMAGE117
。
根据阵面当前通道编号获取该通道Y轴坐标值
Figure 951690DEST_PATH_IMAGE118
。
利用乘法器五计算
Figure 326171DEST_PATH_IMAGE119
。
利用乘法器六计算
Figure 953461DEST_PATH_IMAGE120
。
利用乘法器七计算
Figure 665065DEST_PATH_IMAGE121
。
利用加法器一计算
Figure 202357DEST_PATH_IMAGE122
。
最后截掉计算结果二进制的低9位，得到的数是相位码的
Figure 606793DEST_PATH_IMAGE123
倍；再根据阵面所需 相位精度进行截位保留数据。
实施例2
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，运行该计算机程序可执行实施例一所述的雷达坐标系的相控阵天线的解算方法。
进一步的，本实施例还公开了一种雷达坐标系的相控阵天线的解算装置，该装置包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时，实现实施例一所述的的雷达坐标系的相控阵天线的解算方法的步骤。
实施例3
本实施例提供了一种基于雷达坐标系的相控阵天线解算装置，包括：
存储器、第一运算器、第二运算器、乘法器一、乘法器二、乘法器三、乘法器四、乘法器五、乘法器六、乘法器七和加法器一。存储器分别连接乘法器二、乘法器四、第一乘法器、第二乘法器、乘法器三和乘法器五的输入端，第一乘法器和乘法器四的输出端与乘法器六的输入端相连；第二乘法器和乘法器五的输出端与乘法器七的输入端连接，乘法器六和乘法器七的输出端与加法器一的输入端连接。
所述存储器被配置为：存储预存的数据，该预存的数据为：
天线X轴方向单元间距
Figure 596746DEST_PATH_IMAGE124
值，单位为毫米；
天线Y轴方向单元间距
Figure 112041DEST_PATH_IMAGE125
值，单位为毫米；
天线单元通道X轴坐标值
Figure 628473DEST_PATH_IMAGE126
；
天线单元通道Y轴坐标值
Figure 837432DEST_PATH_IMAGE127
；
将预设工作频率值换算成以Hz为单位，将频率值除以
Figure 173735DEST_PATH_IMAGE128
的值进行四舍五入并取 整后的数据
Figure 633667DEST_PATH_IMAGE129
；
根据天线X轴方向单元间距
Figure 739026DEST_PATH_IMAGE130
放大
Figure 750844DEST_PATH_IMAGE131
倍的值进行四 舍五入并取整得出的常量
Figure 184231DEST_PATH_IMAGE132
；
根据天线Y轴方向单元间距
Figure 572487DEST_PATH_IMAGE133
值放大
Figure 673298DEST_PATH_IMAGE134
倍的值进行 四舍五入并取整得出的常量
Figure 590438DEST_PATH_IMAGE135
。
第一运算器根据波束控制命令信息中的方位角
Figure 166913DEST_PATH_IMAGE136
，通过乘法运算放大100倍，再通 过乘法运算放大
Figure 201603DEST_PATH_IMAGE137
倍转化为以弧度为单位的方位角
Figure 281555DEST_PATH_IMAGE138
，
Figure 776121DEST_PATH_IMAGE139
是实际 幅度的
Figure 308734DEST_PATH_IMAGE140
倍数，以便于三角函数IP核使用。三角函数IP核根据方位角
Figure 773213DEST_PATH_IMAGE141
计算出
Figure 583037DEST_PATH_IMAGE142
， 然后将
Figure 373139DEST_PATH_IMAGE143
发送给乘法器一。
第二运算器根据波束控制命令信息中的俯仰角
Figure 127468DEST_PATH_IMAGE144
，通过乘法运算放大100倍，再 通过乘法运算放大
Figure 536584DEST_PATH_IMAGE145
倍转化为以弧度为单位的俯仰角
Figure 591127DEST_PATH_IMAGE146
，
Figure 394873DEST_PATH_IMAGE147
是 实际幅度的
Figure 167657DEST_PATH_IMAGE148
倍数，以便于三角函数IP核使用。三角函数IP核根据俯仰角
Figure 114884DEST_PATH_IMAGE149
计算出
Figure 758355DEST_PATH_IMAGE150
，然后将
Figure 890259DEST_PATH_IMAGE151
发送给乘法器一，将
Figure 494547DEST_PATH_IMAGE152
发送给乘法器七。
由乘法器一计算出
Figure 370099DEST_PATH_IMAGE153
。
乘法器二被配置为进行乘法运算，该乘法运算的输入分别为：
根据波束控制命令信息中的频率信息
Figure 274601DEST_PATH_IMAGE154
，去匹配相应频率
Figure 46248DEST_PATH_IMAGE155
的存放 地址，进而从存储器中读取出预设工作频率值
Figure 793624DEST_PATH_IMAGE156
；
根据天线X轴方向单元间距
Figure 315610DEST_PATH_IMAGE157
值放大
Figure 199253DEST_PATH_IMAGE158
倍的值 进行四舍五入并取整得出的常量
Figure 282746DEST_PATH_IMAGE159
。
由乘法器二计算
Figure 986260DEST_PATH_IMAGE160
。
乘法器三被配置为进行乘法运算，该乘法运算的输入分别为：
根据波束控制命令信息中的频率信息
Figure 203615DEST_PATH_IMAGE161
，去匹配相应频率
Figure 817130DEST_PATH_IMAGE162
的存放 地址，进而从存储器中读取出预设工作频率值
Figure 196159DEST_PATH_IMAGE163
；
根据天线Y轴方向单元间距
Figure 527914DEST_PATH_IMAGE164
值放大
Figure 17801DEST_PATH_IMAGE165
倍的值进 行四舍五入并取整得出的常量
Figure 876036DEST_PATH_IMAGE166
。
由乘法器三计算出
Figure 805727DEST_PATH_IMAGE167
。
乘法器四被配置为进行乘法运算，该乘法运算的输入分别为：
根据阵面当前通道编号获取的该通道X轴坐标值
Figure 483833DEST_PATH_IMAGE168
；
乘法器二的计算结果
Figure 918356DEST_PATH_IMAGE169
。
即乘法器四计算
Figure 365518DEST_PATH_IMAGE170
。
乘法器五被配置为进行乘法运算，该乘法运算的输入分别为：
根据阵面当前通道编号获取的该通道Y轴坐标值
Figure 351929DEST_PATH_IMAGE171
；
乘法器三的计算结果
Figure 392697DEST_PATH_IMAGE172
。
即乘法器五计算
Figure 489966DEST_PATH_IMAGE173
。
乘法器六被配置为对乘法器四和乘法器一的计算结果进行乘法运算。
乘法器七被配置为对乘法器五和三角函数IP核的计算结果
Figure 932580DEST_PATH_IMAGE175
进行乘法运算。
加法器一被配置为对乘法器六和乘法器七的计算结果进行加法运算。
最后截掉加法器一计算结果的低9位，得到的数是相位码的
Figure 824312DEST_PATH_IMAGE176
倍，再根据阵面所 需相位精度进行截位保留数据。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法，其特征在于，包括如下步骤：
将波束控制命令中的工作频率换算为以Hz为单位的频率
Figure 810818DEST_PATH_IMAGE001
，将频率
Figure 462379DEST_PATH_IMAGE001
除以
Figure 710958DEST_PATH_IMAGE002
的值进行四舍五入后取整，将计算结果存入存储器rom中，记为
Figure 715954DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 264747DEST_PATH_IMAGE004
；
将阵面所有通道X轴方向量化值的2倍数值
Figure 556051DEST_PATH_IMAGE005
、Y轴方向量化值的2倍数值
Figure 416560DEST_PATH_IMAGE006
预存入存储器rom中；
将输入的方位角度
Figure 349881DEST_PATH_IMAGE007
放大100倍后，通过乘法器放大
Figure 861502DEST_PATH_IMAGE008
倍，最后截掉计算结果二进制的低23位，记为
Figure 589287DEST_PATH_IMAGE009
；
将输入的俯仰角度
Figure 78037DEST_PATH_IMAGE010
放大100倍后，通过乘法器放大
Figure 408524DEST_PATH_IMAGE008
倍，最后截掉计算结果二进制的低23位，记为
Figure 400751DEST_PATH_IMAGE011
；
将天线X轴方向单元间距
Figure 565016DEST_PATH_IMAGE012
值放大
Figure 416429DEST_PATH_IMAGE013
倍后进行四舍五入并取整的值定义为常量
Figure 160394DEST_PATH_IMAGE014
，即
Figure 538285DEST_PATH_IMAGE015
，其中，
Figure 732506DEST_PATH_IMAGE012
是天线X轴方向单元间距，单位为毫米；
将天线Y轴方向单元间距
Figure 195849DEST_PATH_IMAGE016
值放大
Figure 743505DEST_PATH_IMAGE017
倍进行四舍五入并取整的值定义为常量
Figure 349804DEST_PATH_IMAGE018
，即
Figure 590293DEST_PATH_IMAGE019
，其中，
Figure 275352DEST_PATH_IMAGE016
是天线Y轴方向单元间距，单位为毫米；
计算移相码
Figure 16912DEST_PATH_IMAGE020
：
Figure 103817DEST_PATH_IMAGE021
。
2.根据权利要求1所述的一种基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法，其特征在于，
Figure 515206DEST_PATH_IMAGE022
是通过调用FPGA内部IP核通过
Figure 562928DEST_PATH_IMAGE023
计算或调用微处理器函数计算得出，或者将
Figure 717966DEST_PATH_IMAGE024
预存到存储器rom中，读取存储器rom的值进行使用。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法，其特征在于，移相码
Figure 924956DEST_PATH_IMAGE020
的计算步骤包括：
步骤一、根据方位角
Figure 631881DEST_PATH_IMAGE025
使用三角函数IP核计算
Figure 291533DEST_PATH_IMAGE026
；
步骤二、根据俯仰角
Figure 984682DEST_PATH_IMAGE027
使用三角函数IP核计算
Figure 154501DEST_PATH_IMAGE028
；
步骤三、利用乘法器一计算
Figure 173273DEST_PATH_IMAGE029
；
步骤四、利用乘法器二计算
Figure 320220DEST_PATH_IMAGE030
；
步骤五、利用乘法器三计算
Figure 941694DEST_PATH_IMAGE031
；
步骤六、根据阵面当前通道编号获取该通道下的X轴方向量化值的2倍数值
Figure 857698DEST_PATH_IMAGE032
，利用乘法器四计算
Figure 781792DEST_PATH_IMAGE033
；
步骤七、根据阵面当前通道编号获取该通道Y轴方向量化值的2倍数值
Figure 25822DEST_PATH_IMAGE034
，利用乘法器五计算
Figure 326354DEST_PATH_IMAGE035
；
步骤八、利用乘法器六将步骤六和步骤三的计算结果相乘；
步骤九、利用乘法器七将步骤七与步骤一的计算结果相乘；
步骤十、利用加法器一将步骤八和步骤九的计算结果相加；
步骤十一、根据阵面所需相位精度进行截位保留数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法，其特征在于，
Figure 362443DEST_PATH_IMAGE036
预存到存储器rom中，通过读取存储器rom的值进行使用。
5.一种计算机可读存储介质，其存储的有计算机程序，其特征在于，运行该计算机程序可执行如权利要求1、2或4所述的基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法。
6.一种基于雷达坐标系的相控阵天线解算装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1、2或4所述的基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法的步骤。
CN202111047805.8A 2021-09-08 2021-09-08 基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法、存储介质和装置 Active CN113486297B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111047805.8A CN113486297B (zh) 2021-09-08 2021-09-08 基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法、存储介质和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111047805.8A CN113486297B (zh) 2021-09-08 2021-09-08 基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法、存储介质和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113486297A true CN113486297A (zh) 2021-10-08
CN113486297B CN113486297B (zh) 2021-11-12

Family

ID=77946720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111047805.8A Active CN113486297B (zh) 2021-09-08 2021-09-08 基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法、存储介质和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113486297B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109143943A (zh) * 2018-11-06 2019-01-04 上海航天电子通讯设备研究所 一种波束控制装置及相控阵天线
CN109216938A (zh) * 2018-10-17 2019-01-15 成都瑞迪威科技有限公司 一种低剖面小型化相控阵天线
CN109558108A (zh) * 2018-11-29 2019-04-02 成都锐芯盛通电子科技有限公司 基于fpga的相控阵雷达移相器算法
CN109586035A (zh) * 2018-10-16 2019-04-05 江苏万邦微电子有限公司 一种相控阵天线波束控制系统
CN111144014A (zh) * 2019-12-30 2020-05-12 西安电子工程研究所 一种基于fpga的二维平面相控阵天线配相算法实现方法
CN111859269A (zh) * 2020-07-13 2020-10-30 成都雷电微力科技股份有限公司 相控阵天线波控角度解算方法、系统及存储介质
CN112599979A (zh) * 2020-12-09 2021-04-02 上海无线电设备研究所 一种星载相控阵天线波束控制的方法和系统
CN112909552A (zh) * 2021-02-23 2021-06-04 北京京东方技术开发有限公司 一种相控阵天线的控制方法、系统和装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109586035A (zh) * 2018-10-16 2019-04-05 江苏万邦微电子有限公司 一种相控阵天线波束控制系统
CN109216938A (zh) * 2018-10-17 2019-01-15 成都瑞迪威科技有限公司 一种低剖面小型化相控阵天线
CN109143943A (zh) * 2018-11-06 2019-01-04 上海航天电子通讯设备研究所 一种波束控制装置及相控阵天线
CN109558108A (zh) * 2018-11-29 2019-04-02 成都锐芯盛通电子科技有限公司 基于fpga的相控阵雷达移相器算法
CN111144014A (zh) * 2019-12-30 2020-05-12 西安电子工程研究所 一种基于fpga的二维平面相控阵天线配相算法实现方法
CN111859269A (zh) * 2020-07-13 2020-10-30 成都雷电微力科技股份有限公司 相控阵天线波控角度解算方法、系统及存储介质
CN112599979A (zh) * 2020-12-09 2021-04-02 上海无线电设备研究所 一种星载相控阵天线波束控制的方法和系统
CN112909552A (zh) * 2021-02-23 2021-06-04 北京京东方技术开发有限公司 一种相控阵天线的控制方法、系统和装置

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIAO DING ET AL: "Research on a Millimeter-Wave Phased Array With Wide-Angle Scanning Performance", 《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》 *
何凯: "有源相控阵雷达波控运算单元的研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)信息科技辑》 *
周成英 等: "基于FPGA的相控阵天线波束控制器设计", 《空间电子技术》 *
张延曹 等: "相控阵雷达波束控制器优化设计", 《计算机仿真》 *
陈旭: "有源相控阵雷达子阵波束控制系统研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)信息科技辑》 *
高嵩 等: "基于FPGA的相控阵天线波束控制算法优化研究", 《电子技术应用》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113486297B (zh) 2021-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111144014B (zh) 一种基于fpga的二维平面相控阵天线配相算法实现方法
CN108139885B (zh) 浮点数舍入
CN1716760A (zh) 数控振荡器及操作方法
CN111859269B (zh) 相控阵天线波控角度解算方法、系统及存储介质
CN109521992B (zh) 一种无乘法器的基于cordic算法的线性调频信号生成方法
CN110488228A (zh) 线性调频信号生成方法、装置及存储介质
CN109284528B (zh) 基于流水线设计的相控阵天线波束控制码计算方法及系统
CN113486297B (zh) 基于雷达坐标系的相控阵天线解算方法、存储介质和装置
JPH0522271B2 (zh)
US9151842B2 (en) Method and apparatus for time of flight sensor 2-dimensional and 3-dimensional map generation
CN106125050B (zh) 一种基于cordic核的正弦空间内波控码计算方法
CN112382855B (zh) 基于稀疏阵列的有源相控阵天线波束控制方法
CN110633447B (zh) 基于fpga的球面距离定点计算方法及其计算装置
US9354844B2 (en) Method and apparatus for iteratively calculating a value
US5675822A (en) Method and apparatus for a digital signal processor having a multiplierless computation block
Fang et al. A unified reconfigurable CORDIC processor for floating-point arithmetic
CN115904313A (zh) 一种应用于智能传感器的处理器
CN109582277A (zh) 数据处理方法、装置及相关产品
CN115146769A (zh) 一种基于范围可寻址查找表计算tanh函数的数字电路模块
CN113656023A (zh) 一种参数化相控阵天线波控系统软件生成方法
CN113759777A (zh) 相控阵天线波束控制方法
CN112578354A (zh) 确定目标物方位角的方法、计算机设备和存储介质
KR101131058B1 (ko) 시영역 분산 처리를 통해 고속으로 다중 빔을 형성하는 방법 및 이를 이용하여 다중 빔을 형성하는 장치
Kim et al. A 409.6 GOPS and 204.8 GFLOPS mixed-precision vector processor system for general-purpose machine learning acceleration
CN112928495B (zh) 基于fpga的k位数字移相器高精度顺序馈相方法

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