CN114442048B - Epc-mimo雷达接收信号处理的fpga实现方法 - Google Patents

Epc-mimo雷达接收信号处理的fpga实现方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114442048B
CN114442048B CN202111595335.9A CN202111595335A CN114442048B CN 114442048 B CN114442048 B CN 114442048B CN 202111595335 A CN202111595335 A CN 202111595335A CN 114442048 B CN114442048 B CN 114442048B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
epc
transmit
beam forming
radar
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
Application number
CN202111595335.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114442048A (zh
Inventor
曾操
孙健强
朱圣棋
许京伟
廖桂生
张玉洪
刘锦辉
姬万里
王正海
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.)
Xidian University
Original Assignee
Xidian University
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 Xidian University filed Critical Xidian University
Priority to CN202111595335.9A priority Critical patent/CN114442048B/zh
Publication of CN114442048A publication Critical patent/CN114442048A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114442048B publication Critical patent/CN114442048B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • G01S7/36—Means for anti-jamming, e.g. ECCM, i.e. electronic counter-counter measures
    • 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
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • 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
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种EPC‑MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法，包括：采集EPC‑MIMO雷达输出的第一信号，得到输入信号；对输入信号进行正交数字下变频，得到实虚I/Q复数信号；确定校正系数和多波形分离系数，并利用校正系数和多波形分离系数在频域对实虚I/Q复数信号进行匹配滤波，得到第二信号；确定各个脉冲的相位补偿系数，利用相位补偿系数对第二信号进行解码；确定雷达的发射‑接收波束形成权值，根据发射‑接收波束形成权值以及解码后的第二信号，形成数字波束。本发明不仅可以在FPGA上实现EPC‑MIMO雷达接收信号处理的功能，而且能够节省FPGA的硬件资源、提升处理速度。

Description

EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法
技术领域
本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法及系统。
背景技术
在越来越复杂的电磁环境下，提升雷达导引头的抗干扰能力对于导引头的精确跟踪和制导能力至关重要，目前，主瓣方向有源电子干扰抑制是雷达导引头迫切需要解决的问题。
针对主瓣方向有源电子干扰，现有技术中存在一种FDA(Frequency DiversityArray，频率分集阵)雷达，与传统的PA(Phased Array，相控阵)雷达不同的是，FDA在发射天线单元间引入了一个微小的发射频率差异，阵元相位差与波程差和距离有关，从而使得FDA的发射方向图是距离-角度的两位耦合函数，而相控阵雷达的方向图仅仅与角度有关。因此，FDA能够在收发双程方向图同时区分距离和角度，实现对主瓣方向干扰的抑制。
进一步地，FDA-MIMO体制雷达已经验证了其对主瓣干扰的抑制能力。在FDA-MIMO阵列雷达的基础上，现有技术中还存在一种EPC-MIMO(Element Pulse Coding MultipleInput Multiple Output，阵元-脉冲编码多输入多输出)雷达。在一般的MIMO雷达接收信号处理的基础上，EPC-MIMO阵列雷达的接收信号处理时还需要再进行阵元-脉冲解码处理，用以补偿发射端发射信号的相位差，并且在硬件实现上，由于多波形分离通道数是发射通道数和接收通道数的乘积，一旦发射通道数和接收通道数增多，那么消耗的硬件资源将会非常多。因此，如何在实现接收信号处理的基础上尽可能节约硬件资源成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法及系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明提供一种EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法，应用于FPGA，所述FPGA与所述EPC-MIMO雷达通信连接；
所述EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法包括：
采集EPC-MIMO雷达输出的第一信号，得到输入信号；其中，所述第一信号为EPC-MIMO雷达接收经目标反射的回波信号后，对所述回波信号进行降频处理得到的中频模拟信号；
对所述输入信号进行正交数字下变频，得到实虚I/Q复数信号；
确定校正系数和多波形分离系数，并利用所述校正系数和所述多波形分离系数在频域对实虚I/Q复数信号进行匹配滤波，得到第二信号；
确定各个脉冲的相位补偿系数，利用所述相位补偿系数对第二信号进行解码；
确定所述雷达的发射-接收波束形成权值，根据所述发射-接收波束形成权值以及解码后的第二信号，形成数字波束。
在本发明的一个实施例中，所述各个脉冲的相位补偿系数为：
其中，j＝1,2,…,M，表示第j个发射通道，M表示阵列雷达的发射通道总数，k＝1,2,…,P，表示第k个脉冲，P表示脉冲相干积累周期中总的脉冲数。
在本发明的一个实施例中，确定发射-接收波束形成权值，根据所述发射-接收波束形成权值以及解码后的第二信号，形成数字波束的步骤，包括：
确定所述雷达的发射波束形成权值和接受波束形成权值；
对所述发射波束形成权值和所述接受波束形成权值求Kronecker积，得到发射-接收波束形成权值；
将所述发射-接收波束形成权值与解码后的第二信号相乘，形成数字波束。
在本发明的一个实施例中，所述雷达的发射波束形成权值为：
所述雷达的接收波束形成权值为：
按照如下公式对所述发射波束形成权值和接受波束形成权值求Kronecker积：
其中，wDBF表示发射-接收波束形成权值，wT表示发射波束形成权值，wR表示接收波束形成权值,dT表示发射通道与发射相位中心的距离，θT表示发射波束形成的角度，dR表示接收通道与接收相位中心的距离，θR表示接收波束形成的角度。
在本发明的一个实施例中，所述确定所述雷达的发射-接收波束形成权值，根据所述发射-接收波束形成权值以及解码后的第二信号，形成数字波束的步骤之后，还包括：
将所述数字波束的数据存储至硬盘。
第二方面，本发明还提供了一种EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现系统，包括：ADC数据采集模块、匹配滤波模块、解码模块和波束形成模块；其中，
所述ADC数据采集模块，用于通过ADC芯片对第一信号进行数据采集，得到FPGA芯片的输入信号；其中，所述第一信号为EPC-MIMO雷达接收经目标反射的回波信号后，对所述回波信号进行降频处理得到的中频模拟信号；
所述匹配滤波模块，用于对所述输入信号进行正交数字下变频，得到实虚I/Q复数信号，并在确定校正系数和多波形分离系数后，利用所述校正系数和所述多波形分离系数在频域对实虚I/Q复数信号进行匹配滤波，得到第二信号；
所述解码模块，用于确定各个脉冲的相位补偿系数，利用所述相位补偿系数对第二信号进行解码；
所述波束形成模块，用于确定所述雷达的发射-接收波束形成权值，根据所述发射-接收波束形成权值以及解码后的第二信号，形成数字波束。
在本发明的一个实施例中，还包括：上传模块和存储模块；
所述光纤数据上传模块，用于将所述数字波束的数据通过光纤上传至存储模块；
所述存储模块，用于将所述数字波束的数据存储至硬盘。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法及系统，不仅可以在FPGA上实现EPC-MIMO阵列雷达接收信号处理的功能，而且通过校正-多波形分离系数集成匹配滤波的方式能够节省FPGA的硬件资源、提升处理速度，实现了对雷达数据流的实时处理和离线存储，从而为EPC-MIMO阵列雷达的完全实时处理提供了硬件架构基础。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法的一种流程示意图；
图2是本发明实施例提供的EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现系统的一种结构示意图；
图3是本发明实施例提供的校正与多波形分离匹配滤波分开完成的EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现系统的一种结构示意图；
图4是本发明实施例提供的校正与多波形分离匹配滤波集成的EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现系统的一种结构示意图；
图5是本发明实施例提供的解码模块的一种结构示意图；
图6是本发明实施例提供的波束形成模块的一种结构示意图；
图7是本发明实施例提供的FPGA波束形成模块输出信号的实部波形和MATLAB仿真的对比图；
图8是本发明实施例提供的FPGA波束形成模块输出信号的虚部波形和MATLAB仿真的对比图；
图9a是本发明实施例提供的MATLAB仿真得到的MTD结果；
图9b是本发明实施例提供的FPGA波束形成模块输出信号得到的MTD结果；
图10是本发明实施例提供的传输模块传输数据的一种时序图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
图1是本发明实施例提供的EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法的一种流程示意图。请参见图1，本发明实施例提供了一种EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法，应用于FPGA，FPGA与EPC-MIMO雷达通信连接；
上述EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法包括：
S1、采集EPC-MIMO雷达输出的第一信号，得到输入信号；其中，第一信号为EPC-MIMO雷达接收经目标反射的回波信号后，对回波信号进行降频处理得到的中频模拟信号；
S2、对输入信号进行正交数字下变频，得到实虚I/Q复数信号；
S3、确定校正系数和多波形分离系数，并利用校正系数和多波形分离系数在频域对实虚I/Q复数信号进行匹配滤波，得到第二信号；
S4、确定各个脉冲的相位补偿系数，利用相位补偿系数对第二信号进行解码；
S5、确定雷达的发射-接收波束形成权值，根据发射-接收波束形成权值以及解码后的第二信号，形成数字波束。
本实施例中，EPC-MIMO雷达射频天线接收目标反射回来的回波信号后，将回波信号降频到中频模拟信号即第一信号，供接收信号板卡上的ADC芯片采集，ADC芯片将处理得到的中频模拟信号采集转变为数字信号，作为FPGA芯片的输入信号。由于ADC芯片采集到的输入信号是中频的，因此在步骤S2中，还需要对其进行正交数字下变频变，得到基带的实虚I/Q复数信号。
应当理解，阵列雷达射频天线的通道间存在幅相误差，本实施例可以通过校正的方法补偿通道间的差异，而校正的过程其实就是一个频域卷积的过程；具体地，本实施例将校正和多波形分离匹配滤波这两个信号处理流程进行结合，在频域将两者的频域系数相乘，再利用频域卷积同时完成这两个信号处理流程，从而节省了硬件资源、提升处理速度。示例性地，校正系数与多波形分离系数在频域相乘可表示为：
Ei(jω)×Hj(jω)
其中，Ei(jω)是第i个接收通道的频域校正系数，Hj(jω)是第j个多波形分离匹配信号共轭翻转后的频域表示，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,M，N表示阵列雷达的接收通道总数，M表示阵列雷达的发射通道总数。
进一步地，由于EPC-MIMO雷达在发射端的不同脉冲信号加入了一个与发射通道和脉冲相关的相位编码信息，因此上述步骤S4中在接收端处理时就需要先对第二信号进行解码，确定所述雷达的发射-接收波束形成权值，进而根据发射-接收波束形成权值以及解码后的第二信号，形成数字波束。
可选地，各个脉冲的相位补偿系数为：
其中，j＝1,2,…,M，表示第j个发射通道，M表示阵列雷达的发射通道总数，k＝1,2,…,P，表示第k个脉冲，P表示脉冲相干积累周期中总的脉冲。
具体来说，阵元-脉冲解码使用FPGA中的ROM资源存储不同脉冲的相位补偿系数，在不同脉冲产生时读出相应的相位补偿系数，使用复数乘法器将相位补偿系数与校正-多波形分离系数集成匹配滤波后的数据相乘进行阵元-脉冲解码。示例性地，阵元-脉冲解码的相位补偿系数计算公式为：
其中，j＝1,2,…,M，表示第j个发射通道，M表示阵列雷达的发射通道总数，k＝1,2,…,P，表示第k个脉冲，P表示脉冲相干积累周期中总的脉冲。
进一步地，计算出每个发射通道的相位补偿系数后，存储在一个ROM中，再根据不同的脉冲读取相应的相位补偿系数，因此，在硬件设计时需要使用M个ROM，每个ROM存储P个相位补偿系数。
可选地，在上述步骤S5中，确定发射-接收波束形成权值，根据发射-接收波束形成权值以及解码后的第二信号，形成数字波束的步骤，包括：
确定雷达的发射波束形成权值和接受波束形成权值；
对发射波束形成权值和接受波束形成权值求Kronecker积，得到发射-接收波束形成权值；
将发射-接收波束形成权值与解码后的第二信号相乘，形成数字波束。
本实施例中，雷达的发射波束形成权值为：
雷达的接收波束形成权值为：
按照如下公式对发射波束形成权值和接受波束形成权值求Kronecker积：
其中，wDBF表示发射-接收波束形成权值，wT表示发射波束形成权值，wR表示接收波束形成权值,dT表示发射通道与发射相位中心的距离，θT表示发射波束形成的角度，dR表示接收通道与接收相位中心的距离，θR表示接收波束形成的角度。
进一步地，使用复数乘法器将各通道阵元-脉冲解码后的第二信号乘上对应的发射-接收波束形成权值后，即可相加形成数字波束。
可选地，确定雷达的发射-接收波束形成权值，根据发射-接收波束形成权值以及解码后的第二信号，形成数字波束的步骤之后，还包括：
将数字波束的数据存储至硬盘。
图2是本发明实施例提供的EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现系统的一种结构示意图。请参见图2，本发明实施例还提供了一种EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现系统，包括：ADC数据采集模块10、匹配滤波模块20、解码模块30和波束形成模40；其中，
ADC数据采集模块10，用于通过ADC芯片对第一信号进行数据采集，得到FPGA芯片的输入信号；其中，第一信号为EPC-MIMO雷达接收经目标反射的回波信号后，对回波信号进行降频处理得到的中频模拟信号；
匹配滤波模块20，用于对所述输入信号进行正交数字下变频，得到实虚I/Q复数信号，并在确定校正系数和多波形分离系数后，利用校正系数和多波形分离系数在频域对实虚I/Q复数信号进行匹配滤波，得到第二信号；
解码模块30，用于确定各个脉冲的相位补偿系数，利用相位补偿系数对第二信号进行解码；
波束形成模40，用于确定雷达的发射-接收波束形成权值，根据发射-接收波束形成权值以及解码后的第二信号，形成数字波束。
可选地，上述EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现系统还包括：上传模块50和存储模块60；
上传模块50，用于将数字波束的数据通过光纤上传至存储模块60；
存储模块60，用于将数字波束的数据存储至硬盘。
具体而言，在上述EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现系统中，ADC数据接收模块10对接收到的回波信号做降频处理后，经ADC数据采集模块10转换为数字信号，得到输入信号；之后，匹配滤波模块20完成正交数字下变频变为I/Q两路复信号，再经过校正-多波形分离系数集成匹配滤波模块完成校正和多波形分离匹配滤波，经过阵元-脉冲解码模块完成相位补偿完成数字波束形成。
可选地，数字波束的数据经过上传模块打包处理进入存储模块60，从而转变为光纤数据后通过光纤线进入存储主机离线存储。
图3是本发明实施例提供的校正与多波形分离匹配滤波分开完成的EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现系统的一种结构示意图，图4是本发明实施例提供的校正与多波形分离匹配滤波集成的EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现系统的一种结构示意图。请参见图3-4，图3的硬件结构较图4的硬件结构会多出接收通道总数N个频域卷积模块，增加了资源消耗和处理延迟。由于校正系数和多波形分离匹配滤波系数都是使用频域卷积模块实现，因此图4所示的系统将两者系数相乘结合、同时完成两个处理流程，不仅节约了硬件资源，也能够提升处理速度。
图5是本发明实施例提供的解码模块的一种结构示意图。请参见图5，对使用同一多波形分离匹配滤波系数的通道数据进行同样的阵元-脉冲解码，补偿发射端引入的相位差异。使用ROM存储阵元-脉冲解码的相位补偿系数，再根据脉冲相干积累信号CPI、脉冲重复周期信号PRF来选择不同脉冲对应的相位补偿系数。
图6是本发明实施例提供的波束形成模块的一种结构示意图。请参见图6，根据发射和接收数字波束形成角度θT和θR，可以计算出波束形成的权值，进一步再使用复数乘法器将权值乘上对应的通道数据实现发射-接收数字波束形成。
为了验证上述EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法及系统的有效性，通过以下实验仿真结果进一步说明：
(1)、仿真条件
(2)、仿真过程与结果分析
使用通道的参数分别进行FPGA处理和MATLAB仿真，将FPGA处理后形成的发射-接收数字波束的数据导出并放到MATLAB中与MATLAB仿真数据进行波形对比和MTD(MovingTarget Detection，动目标检测)结果对比。图7是本发明实施例提供的FPGA波束形成模块输出信号的实部波形和MATLAB仿真的对比图，图8是本发明实施例提供的FPGA波束形成模块输出信号的虚部波形和MATLAB仿真的对比图，图9a是本发明实施例提供的MATLAB仿真得到的MTD结果，图9b是本发明实施例提供的FPGA波束形成模块输出信号得到的MTD结果。如图7-8及图9a-9b所示，FPGA仿真和MATLAB仿真的波形重合、MTD图一致，证明了FPGA硬件设计的正确性。
图10是本发明实施例提供的传输模块传输数据的一种时序图。请参见图10，图10是FPGA中上传模块到存储模块的数据传输时序图，表明了数据一帧一帧的进入存储模块进行传输。
通过上述各实施例可知，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法及系统，不仅可以在FPGA上实现EPC-MIMO阵列雷达接收信号处理的功能，而且通过校正-多波形分离系数集成匹配滤波的方式能够节省FPGA的硬件资源、提升处理速度，实现了对雷达数据流的实时处理和离线存储，从而为EPC-MIMO阵列雷达的完全实时处理提供了硬件架构基础。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法，其特征在于，应用于FPGA，所述FPGA与所述EPC-MIMO雷达通信连接；
所述EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法包括：
采集EPC-MIMO雷达输出的第一信号，得到输入信号；其中，所述第一信号为EPC-MIMO雷达接收经目标反射的回波信号后，对所述回波信号进行降频处理得到的中频模拟信号；对所述输入信号进行正交数字下变频，得到实虚I/Q复数信号；
确定校正系数和多波形分离系数，并利用所述校正系数和所述多波形分离系数在频域对实虚I/Q复数信号进行匹配滤波，得到第二信号；
确定各个脉冲的相位补偿系数，利用所述相位补偿系数对第二信号进行解码；
确定所述雷达的发射-接收波束形成权值，根据所述发射-接收波束形成权值以及解码后的第二信号，形成数字波束。
2.根据权利要求1所述的EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法，其特征在于，所述各个脉冲的相位补偿系数为：
其中，j＝1,2,…,M，表示第j个发射通道，M表示阵列雷达的发射通道总数，k＝1,2,…,P，表示第k个脉冲，P表示脉冲相干积累周期中总的脉冲数。
3.根据权利要求1所述的EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法，其特征在于，确定发射-接收波束形成权值，根据所述发射-接收波束形成权值以及解码后的第二信号，形成数字波束的步骤，包括：
确定所述雷达的发射波束形成权值和接受波束形成权值；
对所述发射波束形成权值和所述接受波束形成权值求Kronecker积，得到发射-接收波束形成权值；
将所述发射-接收波束形成权值与解码后的第二信号相乘，形成数字波束。
4.根据权利要求3所述的EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法，其特征在于，所述雷达的发射波束形成权值为：
所述雷达的接收波束形成权值为：
按照如下公式对所述发射波束形成权值和接受波束形成权值求Kronecker积：
其中，wDBF表示发射-接收波束形成权值，wT表示发射波束形成权值，wR表示接收波束形成权值，dT表示发射通道与发射相位中心的距离，θT表示发射波束形成的角度，dR表示接收通道与接收相位中心的距离，θR表示接收波束形成的角度。
5.根据权利要求1所述的EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现方法，其特征在于，所述确定所述雷达的发射-接收波束形成权值，根据所述发射-接收波束形成权值以及解码后的第二信号，形成数字波束的步骤之后，还包括：
将所述数字波束的数据存储至硬盘。
6.一种EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现系统，其特征在于，包括：ADC数据采集模块、匹配滤波模块、解码模块和波束形成模块；其中，
所述ADC数据采集模块，用于通过ADC芯片对第一信号进行数据采集，得到FPGA芯片的输入信号；其中，所述第一信号为EPC-MIMO雷达接收经目标反射的回波信号后，对所述回波信号进行降频处理得到的中频模拟信号；
所述匹配滤波模块，用于对所述输入信号进行正交数字下变频，得到实虚I/Q复数信号，并在确定校正系数和多波形分离系数后，利用所述校正系数和所述多波形分离系数在频域对实虚I/Q复数信号进行匹配滤波，得到第二信号；
所述解码模块，用于确定各个脉冲的相位补偿系数，利用所述相位补偿系数对第二信号进行解码；
所述波束形成模块，用于确定所述雷达的发射-接收波束形成权值，根据所述发射-接收波束形成权值以及解码后的第二信号，形成数字波束。
7.根据权利要求6所述的EPC-MIMO雷达接收信号处理的FPGA实现系统，其特征在于，还包括：上传模块和存储模块；
所述上传模块，用于将所述数字波束的数据通过光纤上传至存储模块；
所述存储模块，用于将所述数字波束的数据存储至硬盘。
CN202111595335.9A 2021-12-23 2021-12-23 Epc-mimo雷达接收信号处理的fpga实现方法 Active CN114442048B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111595335.9A CN114442048B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 Epc-mimo雷达接收信号处理的fpga实现方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111595335.9A CN114442048B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 Epc-mimo雷达接收信号处理的fpga实现方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114442048A CN114442048A (zh) 2022-05-06
CN114442048B true CN114442048B (zh) 2024-07-05

Family

ID=81364125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111595335.9A Active CN114442048B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 Epc-mimo雷达接收信号处理的fpga实现方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114442048B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115480220B (zh) * 2022-05-20 2024-06-28 西安电子科技大学 基于脉冲域的epc-mimo雷达抗欺骗式干扰方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101408902A (zh) * 2008-10-06 2009-04-15 南京大学 基于fpga和usb总线的高速数据采集与传输方法
CN104865560A (zh) * 2015-04-21 2015-08-26 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种基于uvm的相控阵雷达数字波束形成器模块验证方法及其验证平台

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020144541A1 (en) * 2019-01-11 2020-07-16 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Generating a channel state information ("csi") report
CN109946654B (zh) * 2019-01-30 2021-08-06 西安电子科技大学 雷达阵元-脉冲编码与处理方法
CN110967676B (zh) * 2019-11-26 2023-03-10 西安电子科技大学 基于epc-mimo编解码设计的目标距离解模糊方法
CN112230188A (zh) * 2020-09-02 2021-01-15 中安锐达(北京)电子科技有限公司 一种基于fpga的dbf雷达多通道数字信号幅度相位误差校准电路
CN112180368B (zh) * 2020-09-10 2022-07-15 中国科学院空天信息创新研究院 多通道滑动聚束sar的数据处理方法、设备、系统及介质
CN112596033B (zh) * 2020-10-21 2023-06-30 西安电子科技大学 阵元-脉冲编码mimo雷达欺骗式干扰抑制方法
CN113608180B (zh) * 2021-08-12 2023-06-30 西安电子科技大学 阵元-脉冲编码的mimo雷达主瓣欺骗式干扰抑制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101408902A (zh) * 2008-10-06 2009-04-15 南京大学 基于fpga和usb总线的高速数据采集与传输方法
CN104865560A (zh) * 2015-04-21 2015-08-26 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种基于uvm的相控阵雷达数字波束形成器模块验证方法及其验证平台

Also Published As

Publication number Publication date
CN114442048A (zh) 2022-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105738879B (zh) 基于稀疏恢复的雷达杂波空时自适应预滤波方法
CN104931938B (zh) 相参捷变频雷达杂波抑制方法及系统
CN109188387B (zh) 基于插值补偿的分布式相参雷达目标参数估计方法
CN111736124B (zh) 雷达信号通道误差处理方法
CN112596033A (zh) 阵元-脉冲编码mimo雷达欺骗式干扰抑制方法
CN106855622A (zh) 一种子阵级相控阵雷达的测角方法
CN114442048B (zh) Epc-mimo雷达接收信号处理的fpga实现方法
CN109597041A (zh) 基于相干fda的分段线性调频波形设计方法
CN111856410B (zh) 恒模约束下机载mimo雷达的稳健发射接收联合优化方法
CN111487609A (zh) 多频连续波mimo阵列雷达系统及其目标参数估计方法
CN109061599B (zh) 一种基于循环平稳和对称先验知识的stap方法
CN114609595A (zh) 一种频分正交mimo雷达信号处理方法
CN111999727B (zh) 一种基于主瓣幅度响应控制的机载频率分集阵列雷达快速运动目标检测方法
EP2153244B1 (en) Tracking waveform selection for multifunction radar
CN114779182B (zh) 基于fda-mimo雷达的时域滑窗三维多通道联合杂波抑制方法
CN110456342A (zh) 单发射天线雷达的远场多运动目标探测方法
CN111505600B (zh) 基于stpc的fda-mimo雷达信号处理方法、装置及介质
CN114994619A (zh) 基于广义旁瓣相消的共形阵抗干扰实现方法
CN114265058A (zh) Mimo雷达目标测角方法、装置、电子设备及存储介质
Rytel-Andrianik Efficient matched filtering and beamforming for coherent MIMO radar
CN112198510A (zh) 双接收通道混合全极化雷达系统抑制方位模糊的方法
CN114966586B (zh) 双时移stca-mimo雷达无模糊参数估计方法及其装置、电子设备
JP3413766B2 (ja) レーダ装置およびレーダ信号処理方法
CN116559819B (zh) 一种机载雷达知识辅助色加载杂波抑制方法和装置
CN117741582B (zh) 一种基于多维域编码的阵列雷达抗主瓣干扰方法及系统

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