CN109270511A - 基于fpga和dsp的雷达信号处理***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种雷达信号处理***和方法，通过数模转换模块与集成数字模块相连接，集成数字模块与第一DSP模块连接，所述第一DSP模块和第二DSP模块连接。采用FPGA与DSP的双核异构方式实现对线性调频连续波雷达数据的实时处理，在FPGA和DSP的信号处理硬件平台上实现，完成对目标进行实时的距离、速度、角度信息的解算，实现对目标一定距离的跟踪，提高了效率，从而提高雷达信号处理板的性能，在汽车防撞***中未雷达解算目标实时信息，从而避免交通事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及雷达领域，尤其是一种基于FPGA和DSP的毫米波雷达信号处理***及方法。
背景技术
随着经济发展，生活水平的提高，汽车的普及，为出行出行带来便利的同时，交通安全事故也日益频发，不仅严重损害生命财产安全，也给社会稳定带来了极大的隐患。交通事故往往是突发状况造成的且具有一定的偶然性，在汽车的行驶过程中，导致交通事故的发生的原因较多，人为因素：如驾驶员酒后驾车、技术达不到要求、综合素质不高、行人没有按照红绿灯的提示过马路、行走的过程中没有注意机动车的形式状态等；自然因素：一些强自然天气如大风暴雨等都会严重影响汽车的驾驶安全，这些因素都会增加交通事故的发生概率。据不完全统计，汽车驾驶人员因素造成的安全事故占据比例较高，在这种情况下，汽车安装良好的防撞雷达就能较好保护驾驶人员的安全，为其生命安全提供了一定的保障，汽车防撞雷达可以有效的减少汽车安全事故的发生。
毫米波雷达具有全天候的先天优势，如何利用好毫米波雷达，成为了一大热点。雷达***不可或缺的就是雷达信号处理，雷达发射出去的波形遇到目标会形成反射，将接受到的雷达反射信息进行处理就可以得到一系列想要的有效数据信息。毫米波雷达可以准确测量周围目标的速度、距离、方位角等，发现汽车驾驶中存在的潜在危险。
雷达信号处理中，传统专用的DSP(Digital Signal Processing)数字信号处理芯片成本低，具有较强的数据计算性。但当雷达信号处理需要实时进行数据处理，单个DSP效率低，无法进行实时的数据处理与分析，因此，如何实现对线性调频连续波雷达数据的实时处理，对目标进行实时的距离、速度、角度信息的解密，从而对目标进行一定距离的跟踪，是需要亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种雷达数字信号处理***和方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种雷达信号处理***，它包括雷达信号处理板、收发前端；
所述雷达信号处理板包括第一DSP模块，第二DSP模块，集成数字模块、数模转换模块、电源模块、复位电路模块、时钟电路模块、***电路；所述收发前端包括天线、射频电路；
所述收发前端与雷达信号处理板连接，所述数模转换模块与集成数字模块相连接，所述集成数字模块与第一DSP模块连接所述第一DSP模块和第二DSP模块连接；电源模块、复位电路模块、时钟电路模块分别与第一DSP模块、第二DSP模块、集成数字模块、数模转换模块相连；
所述数模转换模块，用于接收采样信号、使模拟信号转换为数字信号、进行处理后输出中频信号；
所述集成数字模块，用于接收中频信号，进行中频信号的正交下变频，将中频信号变为I/Q两路零中频，输出预处理信号；
所述第一DSP模块，用于在接收到预处理信号后进行目标距离、速度、方位角、俯仰角计算，并输出位置速度信号；
所述第二DSP模块，用于接收位置速度信号后，采用卡尔曼滤波跟踪算法进行航迹计算对目标进行跟踪。
进一步的，所述第一DSP模块，还包括：
混频得到差拍信号单元，用于接收集成数字模块预处理后I/Q两路零中频信号；将发射信号与接收信号进行混频得到的差拍信号；得到上扫频、下扫频和单频差拍信号，然后转至FFT变换单元；
FFT变换单元，用于对上扫频、下扫频和单频差拍信号进行FFT变换，变换后的频谱分别记为Sup、Sdown、Sdp，分别出现n个频谱峰值，然后转至频谱对消单元；
频谱对消单元，用于将上扫频和下扫频的频谱Sup、Sdown进行频谱对消后的新频谱记为S，取绝对值，频谱峰值变为2*n个，进行恒虚警检测CFAR，然后转至峰值搜索单元；
峰值搜索单元，用于对新频谱进行峰值搜索，搜索出峰值点对应的频点，通过公式和公式对2*n个频点进行两两配对解算出新频谱速度、距离值、俯仰角、方位角；对单频FFT变化后的频谱Sdp进行峰值搜索，得到n个目标的单频谱速度、距离值、俯仰角、方位角，然后转至建立容差函数单元；
建立容差函数单元，用于将新频谱的速度值与单频谱的速度值通过容差函数进行比较从而筛选出n个目标的速度、距离值、俯仰角、方位角，剔除个虚假目标建立容差函数，输出位置速度信号。
进一步的，所述集成数字模块包括FPGA芯片，所述FPGA芯片型号为EP3C120F48417N。
进一步的，所述第一DSP模块包括DSP芯片，所述DSP芯片型号为ADSP-BF537。
进一步的，所述第二DSP模块包括DSP芯片，所述DSP芯片型号为ADSP-21371。
本发明还提供一种雷达信号处理方法，包括，
用于接收采样信号、使模拟信号转换为数字信号、进行处理后输出中频信号的步骤；
用于接收中频信号，进行中频信号的正交下变频，将中频信号变为I/Q两路零中频，输出预处理信号的步骤；
用于在接收到预处理信号后进行目标距离、速度、方位角、俯仰角计算，并输出位置速度信号的步骤；
用于接收位置速度信号后，采用卡尔曼滤波跟踪算法进行航迹计算对目标进行跟踪的步骤。
进一步的，所述用于在接收到预处理信号后进行目标距离、速度、方位角、俯仰角计算，并输出位置速度信号的步骤，具体包括步骤：
S1.混频得到差拍信号：接收集成数字模块预处理后I/Q两路零中频信号；将发射信号与接收信号进行混频得到的差拍信号；得到上扫频、下扫频和单频差拍信号；
S2.FFT变换：对上扫频、下扫频和单频差拍信号进行FFT变换，变换后的频谱分别记为Sup、Sdown、Sdp，分别出现n个频谱峰值；
S3.频谱对消：将上扫频和下扫频的频谱Sup、Sdown进行频谱对消后的新频谱记为S，取绝对值，频谱峰值变为2*n个，进行恒虚警检测CFAR；
S4.峰值搜索：对新频谱进行峰值搜索，搜索出峰值点对应的频点，通过公式和公式对2*n个频点进行两两配对解算出新频谱速度、距离值、方位角、俯仰角；对单频FFT变化后的频谱Sdp进行峰值搜索，得到n个目标的单频谱速度、距离值、方位角、俯仰角；
S5.建立容差函数：将新频谱的速度值与单频谱的速度值通过容差函数进行比较从而筛选出n个目标的速度、距离值、俯仰角、方位角，剔除个虚假目标建立容差函数，输出位置速度信号。
进一步的，还包括用于选择型号EP3C120F48417N为FPGA芯片的步骤。
进一步的，还包括用于选择型号ADSP-BF537为第一DSP模块芯片的步骤。
进一步的，还包括用于选择型号ADSP-21371为第二DSP模块芯片的步骤。
本发明提供的雷达信号处理***和方法，通过数模转换模块与集成数字模块相连接，集成数字模块与第一DSP模块连接，所述第一DSP模块和第二DSP模块连接。集成数字模块包括FPGA(Field Programmable Gate Array)现场可编程门阵列芯片，该芯片时序性高，控制能力好，可进行多***控制。FPGA和DSP双核异构的模式实现，数据量大，且实时性要求较高的雷达处理场合中，使用DSP无法满足要求，采用FPGA与DSP的双核结构，FPGA与DSP不同的处理器，采用FPGA与DSP的双核异构方式实现对线性调频连续波雷达数据的实时处理，在FPGA和DSP的信号处理硬件平台上实现，完成对目标进行实时的距离、速度、角度信息的解算，实现对目标一定距离的跟踪，提高了效率，从而提高雷达信号处理板的性能，在汽车防撞***中未雷达解算目标实时信息，从而避免交通事故的发生。
附图说明
图1为本发明雷达信号处理***的模块框图；
图2为本发明第一DSP模块数据处理的流程图；
图3为本发明一实施例的雷达信号处理***的框图；
图4为本发明一实施例的雷达信号处理方法的流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本发明最关键的构思在于：采用集成数字模块FPGA与DSP的双核异构方式实现对线性调频连续波雷达数据的实时处理，且在FPGA和DSP的信号处理硬件平台上实现。完成目标距离、速度、方位角、俯仰角计算，并输出位置速度信号的步骤，以及接收位置速度信号后采用卡尔曼滤波跟踪算法进行航迹计算对目标进行跟踪。
本发明提出一种雷达信号处理***，如图1所示，它包括雷达信号处理板、收发前端；
所述雷达信号处理板包括第一DSP模块，第二DSP模块，集成数字模块、数模转换模块、电源模块、复位电路模块、时钟电路模块、***电路；所述收发前端包括天线、射频电路；
所述收发前端与雷达信号处理板连接，所述数模转换模块与集成数字模块相连接，所述集成数字模块与第一DSP模块连接,所述第一DSP模块和第二DSP模块连接；电源模块、复位电路模块、时钟电路模块分别与第一DSP模块、第二DSP模块、集成数字模块、数模转换模块相连；
所述数模转换模块，用于接收采样信号、使模拟信号转换为数字信号、进行处理后输出中频信号；
所述集成数字模块，用于接收中频信号，进行中频信号的正交下变频，将中频信号变为I/Q两路零中频，输出预处理信号；
所述第一DSP模块，用于在接收到预处理信号后进行目标距离、速度、方位角、俯仰角计算，并输出位置速度信号；
所述第二DSP模块，用于接收位置速度信号后，采用卡尔曼滤波跟踪算法进行航迹计算对目标进行跟踪。
完成从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过数模转换模块与集成数字模块相连接，集成数字模块与第一DSP模块连接,所述第一DSP模块和第二DSP模块连接。采用集成数字模块FPGA与DSP的双核异构方式实现对线性调频连续波雷达数据的实时处理，在FPGA和DSP的信号处理硬件平台上实现，完成对目标进行实时的距离、速度、角度信息的解算，实现对目标一定距离的跟踪，提高了效率，从而提高雷达信号处理板的性能，在汽车防撞***中未雷达解算目标实时信息。
实施例1：
如图2所示，所述第一DSP模块，还包括：混频得到差拍信号单元，用于接收集成数字模块预处理后I/Q两路零中频信号；将发射信号与接收信号进行混频得到的差拍信号；得到上扫频、下扫频和单频差拍信号，然后转至FFT变换单元；
FFT变换单元，用于对上扫频、下扫频和单频差拍信号进行FFT变换，变换后的频谱分别记为Sup、Sdown、Sdp，分别出现n个频谱峰值，然后转至频谱对消单元；
频谱对消单元，用于将上扫频和下扫频的频谱Sup、Sdown进行频谱对消后的新频谱记为S，取绝对值，频谱峰值变为2*n个，进行恒虚警检测CFAR，然后转至峰值搜索单元；
峰值搜索单元，用于对新频谱进行峰值搜索，搜索出峰值点对应的频点，通过公式和公式对2*n个频点进行两两配对解算出新频谱速度、距离值、俯仰角、方位角；对单频FFT变化后的频谱Sdp进行峰值搜索，得到n个目标的单频谱速度、距离值、俯仰角、方位角，然后转至建立容差函数单元；
建立容差函数单元，用于将新频谱的速度值与单频谱的速度值通过容差函数进行比较从而筛选出n个目标的速度、距离值、俯仰角、方位角，剔除个虚假目标建立容差函数，输出位置速度信号。
将上扫频和下扫频的频谱进行频谱对消，并取绝对值，即S＝|Sup-Sdown|，图形中出现较为明显的2*n个峰值。由于目标在上下扫频段得到的频谱幅度是一致的，固定杂波在上下扫频中的频率是一样的，而运动目标由于多普勒效应在上下扫频中的频率是不一样的，利用这一点可以有效的抑制固定杂波；进行恒虚警检测CFAR，可以使目标进一步简化；峰值搜索单元中，对新频谱的峰值搜索后，得到个目标的速度和距离值，对单频谱的搜索可以得到n个目标的速度值。
第一DSP模块筛选出n个目标的速度、距离值、俯仰角、方位角，剔除个虚假目标建立容差函数，输出位置速度信号。
实施例2：
如图3所示，所述集成数字模块包括FPGA芯片，所述FPGA芯片型号为EP3C120F48417N。
FPGA芯片选用ALTERA公司Cyclone III EP3C120F48417N，该芯片集成数字模块，四个定时器，计数器和PWM以及多达12个GPIO，两个SCB用于可配置的主/从I2C，SPI或UART；32位MCU子***-M0CPU、64KB闪存、8KB SRAM；该芯片的封装为24引脚QFN和16引脚SOIC；该芯片支持扩展的工业温度范围(-40℃至+105℃)。
集成数字模块的FPGA芯片主要完成信号预处理功能：在雷达前端中频信号传输到信处板后，完成中频信号的正交下变频，将中频信号变为I/Q两路零中频信号，并将预处理后的信号送给DSP进行进一步的处理；产生时序：ADC采样时序和同步，DDS基带信号产生的时序和同步；FPGA器件包含锁相环，用做时钟分频及同步电路，即接收前端送来的基准时钟，在片内进行分频/倍频处理，为其他芯片提供时钟，并为前端产生调制用的周期控制信号。
FPGA负责给天线射频激励信号，激励信号采用FPGA产生周期的三角波和单频信号给DDS模块，DDS信号发生器将信号倍频滤波后传给射频和天线形成24G的发射信号。FPGA控制雷达的收发前端，雷达前端包含天线和射频，与雷达信号处理板相连。
FPGA在选择型号时需要考虑性能够用，片内DSP Slice要足以完成正交下变频等预处理运算；内有锁相环可以为板子上其他部分提供不同时钟频率；足够多的IO口，可以完成DDS、ADC、DSP的时序及控制等功能。
实施例3：
如图3所示，所述第一DSP模块包括DSP芯片，所述DSP芯片型号为ADSP-BF537。
第一DSP模块的DSP芯片采用ADI公司的型号为ADSP-BF537芯片，该芯片具有高达600MHz的高性能Blackfin处理器；32KB片内全速SRAM、CSP_BGA封装、两个16位MAC，两个40位ALU，四个8位视频ALU，40位移位器；10级RISC MCU/DSP流水线，带16/32位ISA，以实现最佳代码密度；强大而灵活的高速缓存架构，适合软件实时控制任务和业界标准操作***，以及硬件实时信号处理；完全SIMD架构，包含用于加速视频和图像处理的指令。ADSP-21371负责通过毫米波雷达信号处理相关算法，把目标距离、速度、方位角、俯仰角结算出来，且作为主控制器控制FPGA和DDS启停以及控制协处理器，监测整个***运行情况。
第一DSP模块具有三种接口和FPGA通信，分别是EMIF、以太网口和高速IO。在一般情况下，EMIF接口足够应对大量的雷达回波数据并实时传输到DSP芯片中进行处理，但考虑到如今的道路交通情况日益复杂，数据量会越来越大，目标的复杂程度也会越来越高。这时候就要考虑用更加高效快速的接口去实时处理雷达回波数据，因此预留了以太网口和高速IO方便后续的信号处理板升级。
实施例4：
如图3所示，所述第二DSP模块包括DSP芯片，所述DSP芯片型号为ADSP-21371。
第二DSP模块的DSP芯片分别采用ADI公司的型号为ADSP-21371，是面向汽车电子的32位高性能浮点SHARC处理器；高性能32位/40位浮点处理器；1M片内SRAM和4M位片上掩膜可编程ROM；PLL具有多种软件和硬件乘法/除法器比率；采用208引脚LQFP_EP封装，***电路包括JTAG、Flash、SDRAM和电源电路。ADSP-BF537负责通过专用算法剔除虚假目标，利用航迹相关等算法形成对真正目标形成稳定跟踪等。
本发明还提出一种雷达信号处理的方法，如图4所示，包括用于接收采样信号、使模拟信号转换为数字信号、进行处理后输出中频信号的步骤；
用于接收中频信号，进行中频信号的正交下变频，将中频信号变为I/Q两路零中频，输出预处理信号的步骤；
用于在接收到预处理信号后进行目标距离、速度、方位角、俯仰角计算，并输出位置速度信号的步骤；
用于接收位置速度信号后，采用卡尔曼滤波跟踪算法进行航迹计算对目标进行跟踪的步骤。
本发明有益效果：对进行目标距离、速度、方位角、俯仰角计算，并输出位置速度信号、采用卡尔曼滤波跟踪算法进行航迹计算对目标进行跟踪，从而实现得到目标位置信息的目的，分析得到目标实时距离、速度、角度信息，实现对目标一定距离的跟踪，提高了数据处理的速度。从而提高雷达信号处理板的性能，在汽车防撞***中未雷达解算目标实时信息。
实施例5：
如图2所示，所述用于在接收到预处理信号后进行目标距离、速度、方位角、俯仰角计算，并输出位置速度信号的步骤，具体包括步骤：
S1.混频得到差拍信号：接收集成数字模块预处理后I/Q两路零中频信号；将发射信号与接收信号进行混频得到的差拍信号；得到上扫频、下扫频和单频差拍信号；
S2.FFT变换：对上扫频、下扫频和单频差拍信号进行FFT变换，变换后的频谱分别记为Sup、Sdown、Sdp，分别出现n个频谱峰值；
S3.频谱对消：将上扫频和下扫频的频谱Sup、Sdown进行频谱对消后的新频谱记为S，取绝对值，频谱峰值变为2*n个，进行恒虚警检测CFAR；
S4.峰值搜索：对新频谱进行峰值搜索，搜索出峰值点对应的频点，通过公式和公式对2*n个频点进行两两配对解算出新频谱速度、距离值、俯仰角、方位角；对单频FFT变化后的频谱Sdp进行峰值搜索，得到n个目标的单频谱速度、距离值、俯仰角、方位角；
S5.建立容差函数：将新频谱的速度值与单频谱的速度值通过容差函数进行比较从而筛选出n个目标的速度、距离值、俯仰角、方位角，剔除个虚假目标建立容差函数，输出位置速度信号。
将上扫频和下扫频的频谱进行频谱对消，并取绝对值，即S＝|Sup-Sdown|，图形中出现较为明显的2*n个峰值。由于目标在上下扫频段得到的频谱幅度是一致的，固定杂波在上下扫频中的频率是一样的，而运动目标由于多普勒效应在上下扫频中的频率是不一样的，利用这一点可以有效的抑制固定杂波；进行恒虚警检测CFAR，可以使目标进一步简化；峰值搜索单元中，对新频谱的峰值搜索后，得到个目标的速度和距离值，对单频谱的搜索可以得到n个目标的速度值。
通过上述步骤，筛选出n个目标的速度、距离值、俯仰角、方位角，剔除个虚假目标建立容差函数，并输出位置速度信号。
实施例6：
还包括用于选择型号EP3C120F48417N为FPGA芯片的步骤。
如图3所示，FPGA芯片选用ALTERA公司Cyclone III EP3C120F48417N，集成数字模块的FPGA芯片主要完成信号预处理功能：在雷达前端中频信号传输到信处板后，完成中频信号的正交下变频，将中频信号变为I/Q两路零中频信号，并将预处理后的信号送给DSP进行进一步的处理；产生时序：ADC采样时序和同步，DDS基带信号产生的时序和同步；FPGA器件包含锁相环，用做时钟分频及同步电路，即接收前端送来的基准时钟，在片内进行分频/倍频处理，为其他芯片提供时钟，并为前端产生调制用的周期控制信号。
FPGA在选择型号时需要考虑性能够用，片内DSP Slice要足以完成正交下变频等预处理运算；内有锁相环可以为板子上其他部分提供不同时钟频率；足够多的IO口，可以完成DDS、ADC、DSP的时序及控制等功能。
实施例7：
还包括用于选择型号ADSP-BF537为第一DSP模块芯片的步骤。
如图3所示，第一DSP模块的DSP芯片采用ADI公司的型号为ADSP-BF537芯片，ADSP-21371负责通过毫米波雷达信号处理相关算法，把目标距离、速度、方位角、俯仰角结算出来，且作为主控制器控制FPGA和DDS启停以及控制协处理器，监测整个***运行情况。
第一DSP模块具有三种接口和FPGA通信，分别是EMIF、以太网口和高速IO。在一般情况下，EMIF接口足够应对大量的雷达回波数据并实时传输到DSP芯片中进行处理，预留了以太网口和高速IO方便后续的信号处理板升级。
实施例8：
还包括用于选择型号ADSP-21371为第二DSP模块芯片的步骤。
如图3所示，第二DSP模块的DSP芯片分别采用ADI公司的型号为ADSP-21371，是面向汽车电子的32位高性能浮点SHARC处理器；ADSP-BF537负责通过专用算法剔除虚假目标，利用航迹相关等算法形成对真正目标形成稳定跟踪等。
AD芯片选用TI公司的ADS6442IRGCR。具有串行LVDS输出的四通道14位65MSPSADC。串行LVDS数据输出减少了接口线的数量，实现了紧凑的64引脚QFN封装(9mm×9mm)，可实现较高的***集成密度。该器件在工业温度范围(-40℃至85℃)内指定。
对于芯片型号的选择设计的通用型的多接口的信号处理板，在雷达信号处理***中可以高效快速的实现目标的解算并跟踪。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种雷达信号处理***，其特征在于：
它包括雷达信号处理板、收发前端；
所述雷达信号处理板包括第一DSP模块，第二DSP模块，集成数字模块、数模转换模块、电源模块、复位电路模块、时钟电路模块、***电路；所述收发前端包括天线、射频电路；
所述收发前端与雷达信号处理板连接，所述数模转换模块与集成数字模块相连接，所述集成数字模块与第一DSP模块连接所述第一DSP模块和第二DSP模块连接；电源模块、复位电路模块、时钟电路模块分别与第一DSP模块、第二DSP模块、集成数字模块、数模转换模块相连；
所述数模转换模块，用于接收采样信号、使模拟信号转换为数字信号、进行处理后输出中频信号；
所述集成数字模块，用于接收中频信号，进行中频信号的正交下变频，将中频信号变为I/Q两路零中频，输出预处理信号；
所述第一DSP模块，用于在接收到预处理信号后进行目标距离、速度、方位角、俯仰角计算，并输出位置速度信号；
所述第二DSP模块，用于接收位置速度信号后，采用卡尔曼滤波跟踪算法进行航迹计算对目标进行跟踪。
2.如权利要求1所述的雷达信号处理***，其特征在于：所述第一DSP模块，还包括：
混频得到差拍信号单元，用于接收集成数字模块预处理后I/Q两路零中频信号；将发射信号与接收信号进行混频得到的差拍信号；得到上扫频、下扫频和单频差拍信号，然后转至FFT变换单元；
FFT变换单元，用于对上扫频、下扫频和单频差拍信号进行FFT变换，变换后的频谱分别记为Sup、Sdown、Sdp，分别出现n个频谱峰值，然后转至频谱对消单元；
频谱对消单元，用于将上扫频和下扫频的频谱Sup、Sdown进行频谱对消后的新频谱记为S，取绝对值，频谱峰值变为2*n个，进行恒虚警检测CFAR，然后转至峰值搜索单元；
峰值搜索单元，用于对新频谱进行峰值搜索，搜索出峰值点对应的频点，通过公式和公式对2*n个频点进行两两配对解算出新频谱速度、距离值、俯仰角、方位角；对单频FFT变化后的频谱Sdp进行峰值搜索，得到n个目标的单频谱速度、距离值、俯仰角、方位角，然后转至建立容差函数单元；
建立容差函数单元，用于将新频谱的速度值与单频谱的速度值通过容差函数进行比较从而筛选出n个目标的速度、距离值、俯仰角、方位角，剔除个虚假目标建立容差函数，输出位置速度信号。
3.如权利要求2所述的雷达信号处理***，其特征在于：所述集成数字模块包括FPGA芯片，所述FPGA芯片型号为EP3C120F48417N。
4.如权利要求3所述的雷达信号处理***，其特征在于：所述第一DSP模块包括DSP芯片，所述DSP芯片型号为ADSP-BF537。
5.如权利要求4所述的雷达信号处理***，其特征在于：所述第二DSP模块包括DSP芯片，所述DSP芯片型号为ADSP-21371。
6.一种雷达信号处理方法，其特征在于：包括，
用于接收采样信号、使模拟信号转换为数字信号、进行处理后输出中频信号的步骤；
用于接收中频信号，进行中频信号的正交下变频，将中频信号变为I/Q两路零中频，输出预处理信号的步骤；
用于在接收到预处理信号后进行目标距离、速度、方位角、俯仰角计算，并输出位置速度信号的步骤；
用于接收位置速度信号后，采用卡尔曼滤波跟踪算法进行航迹计算对目标进行跟踪的步骤。
7.如权利要求6所述的雷达信号处理方法，其特征在于：所述用于在接收到预处理信号后进行目标距离、速度、方位角、俯仰角计算，并输出位置速度信号的步骤，具体包括步骤：
S1.混频得到差拍信号：接收集成数字模块预处理后I/Q两路零中频信号；将发射信号与接收信号进行混频得到的差拍信号；得到上扫频、下扫频和单频差拍信号；
S2.FFT变换：对上扫频、下扫频和单频差拍信号进行FFT变换，变换后的频谱分别记为Sup、Sdown、Sdp，分别出现n个频谱峰值；
S3.频谱对消：将上扫频和下扫频的频谱Sup、Sdown进行频谱对消后的新频谱记为S，取绝对值，频谱峰值变为2*n个，进行恒虚警检测CFAR；
S4.峰值搜索：对新频谱进行峰值搜索，搜索出峰值点对应的频点，通过公式和公式对2*n个频点进行两两配对解算出新频谱速度、距离值、俯仰角、方位角；对单频FFT变化后的频谱Sdp进行峰值搜索，得到n个目标的单频谱速度、距离值、俯仰角、方位角；
S5.建立容差函数：将新频谱的速度值与单频谱的速度值通过容差函数进行比较从而筛选出n个目标的速度、距离值、俯仰角、方位角，剔除个虚假目标建立容差函数，输出位置速度信号。
8.如权利要求7所述的雷达信号处理方法，其特征在于：还包括用于选择型号EP3C120F48417N为FPGA芯片的步骤。
9.如权利要求8所述的雷达信号处理方法，其特征在于：还包括用于选择型号ADSP-BF537为第一DSP模块芯片的步骤。
10.如权利要求9所述的雷达信号处理方法，其特征在于：还包括用于选择型号ADSP-21371为第二DSP模块芯片的步骤。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110749322A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-02-04 | 北京航空航天大学 | 一种基于测速信息的目标跟踪方法 |
| CN111624561A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-09-04 | 上海航天电子有限公司 | 一种离散多目标信号均衡的滤波方法 |
| CN112068080A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-11 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 雷达采样方法、计算机设备及介质 |
| CN112261036A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-01-22 | 苏州矽典微智能科技有限公司 | 数据传出方法和装置 |
| CN114244384A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-03-25 | 浙江嘉科电子有限公司 | 一种用于零中频接收机的连续波峰值捕获电路及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103259604A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-08-21 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | 一种多功能多参数测量数字中频处理复用*** |
| CN203480022U (zh) * | 2013-05-16 | 2014-03-12 | 中国电子科技集团公司第二十七研究所 | 一种超高速通用雷达信号处理板 |
| CN108693524A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-10-23 | 深圳大学 | 基于线性调频连续波雷达的多运动目标匹配方法及其*** |
-
2018
- 2018-11-28 CN CN201811432883.8A patent/CN109270511A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203480022U (zh) * | 2013-05-16 | 2014-03-12 | 中国电子科技集团公司第二十七研究所 | 一种超高速通用雷达信号处理板 |
| CN103259604A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-08-21 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | 一种多功能多参数测量数字中频处理复用*** |
| CN108693524A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-10-23 | 深圳大学 | 基于线性调频连续波雷达的多运动目标匹配方法及其*** |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110749322A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-02-04 | 北京航空航天大学 | 一种基于测速信息的目标跟踪方法 |
| CN110749322B (zh) * | 2019-10-22 | 2021-05-14 | 北京航空航天大学 | 一种基于测速信息的目标跟踪方法 |
| CN111624561A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-09-04 | 上海航天电子有限公司 | 一种离散多目标信号均衡的滤波方法 |
| CN111624561B (zh) * | 2020-04-26 | 2023-08-11 | 上海航天电子有限公司 | 一种离散多目标信号均衡的滤波方法 |
| CN112068080A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-11 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 雷达采样方法、计算机设备及介质 |
| CN112261036A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-01-22 | 苏州矽典微智能科技有限公司 | 数据传出方法和装置 |
| CN112261036B (zh) * | 2020-10-20 | 2021-09-24 | 苏州矽典微智能科技有限公司 | 数据传出方法和装置 |
| CN114244384A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-03-25 | 浙江嘉科电子有限公司 | 一种用于零中频接收机的连续波峰值捕获电路及方法 |
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