雷达参数实时计算系统及雷达参数实时计算方法与流程

本发明涉及雷达，具体涉及雷达参数实时计算系统及雷达参数实时计算方法。

背景技术：

1、雷达作为现代社会的重要组成部分，在诸多领域都有着广泛应用。雷达参数可以解释为雷达脉冲描述字pdw(pulse description word)，其是对雷达侦察过程中截获或者雷达信号产生中的每一个脉冲的信号参数生成的数字化描述符。对雷达参数的解析和记录有助于后续对雷达识别、定位、分选以及问题定位提供数据依据。雷达参数包括载频rf(radio frequency)，脉冲幅度pa(pulse amplitude)，脉冲宽度pw(pulse width)，脉冲重复频率prf(pulse repetition frequency)，到达时刻shiketoa(time of arrival)，脉内调制类型pm(pulse modulation)等。

2、相关技术中，随着雷达技术的发展，雷达具有带宽大、脉冲重复频率高、调制样式多等特点，尤其是运用在航天等需要高可靠性领域，需要每一个脉冲都能检测到，不能漏检。因此能够快速准确的识别并记录雷达参数就变得尤为重要，同时也是一大技术难题。考虑到实现方式和规模影响，现有对雷达信号中的各个参数进行计算的方法在使用中存在很大限制，使用难度大且使用感不佳。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种雷达参数实时计算系统及雷达参数实时计算方法，以解决对雷达信号中的各个参数进行计算的方法在使用中存在很大限制的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种雷达参数实时计算系统，系统包括：

3、现场可编程门阵列，用于接收雷达信号；对雷达信号进行时域特征检测，计算得到雷达信号的参数时域信息和基带脉冲信号数据；将雷达信号的参数时域信息和基带脉冲信号数据，通过高速串行通信接口发送至数字信号处理器；

4、数字信号处理器，通过高速串行通信接口与现场可编程门阵列相连，用于基于雷达信号与雷达信号的参数时域信息和基带脉冲信号数据，对雷达信号进行参数频域信息计算，得到雷达信号的参数频域信息与参数能量信息，其中，雷达参数包括雷达信号的参数时域信息、参数频域信息与参数能量信息。

5、在本发明中，通过利用现场可编程门阵列与数字信号处理器，可以实现一次性计算得到雷达信号的参数的时域信息、频域信息与能量信息。采用现场可编程门阵列在时间尺度上可以达到纳秒级测量，与此同时，在测量信号功率及频域特性时得益于数字信号处理器强大的浮点数运算特点，可以达到很高的精度。现场可编程门阵列具有可多路并行处理的特点，同时将时间测量和频域参数测量分别使用现场可编程门阵列和数字信号处理器多核并行处理。可以达到脉冲重复频率6000hz(换算成脉冲重复周期为166us)以上的测量需求，测量速度快，满足了实时计算雷达信号参数的需求，进而便于后续对雷达信号参数进行实时分析处理。

6、在一种可选的实施方式中，雷达信号的参数时域信息包括：雷达信号中每一个脉冲信号的上升沿达到时刻、雷达信号中每一个脉冲信号的下降沿达到时刻、雷达信号的脉冲宽度、雷达信号的脉冲重复频率；高速串行通信接口包括第一高速串行通信接口和第二高速串行通信接口；

7、现场可编程门阵列，包括：

8、基带信号采样单元，用于对雷达信号中的中频信号进行下变频处理，得到处理后的雷达信号；对处理后的雷达信号进行频谱搬移得到基带脉冲信号数据；将基带脉冲信号数据通过第一高速串行通信接口发送至数字信号处理器；

9、检测单元，用于基于基带脉冲信号数据进行脉冲边沿检测，在检测到雷达信号的第一脉冲上升沿时，记录第一脉冲上升沿的到达时刻；以及在检测到第一脉冲上升沿后，检测第一脉冲下降沿，在检测到第一脉冲下降沿后，记录第一脉冲下降沿的到达时刻，其中，第一脉冲为雷达信号中的任一个脉冲；

10、脉冲宽度计算单元，用于基于第一脉冲上升沿的到达时刻与第一脉冲下降沿的到达时刻，计算得到雷达信号的脉冲宽度；

11、脉冲重复频率计算单元，用于基于第一脉冲的上升沿的达到时刻与第一脉冲相邻的上一个脉冲的上升沿到达时刻，计算雷达信号的脉冲重复频率，将第一脉冲上升沿的到达时刻、第一脉冲下降沿的到达时刻、脉冲宽度，以及脉冲重复频率，通过第二高速串行通信接口发送至数字信号处理器。

12、在该方式中，利用现场可编程门阵列，可以将系统时钟运行到200mhz以上，时间尺度上可以达到纳秒级测量，可以达到很高的精度。

13、在一种可选的实施方式中，数字信号处理器，包括数据接收模块，用于接收基带脉冲信号数据、第一脉冲上升沿的到达时刻、第一脉冲下降沿的到达时刻、脉冲宽度，以及脉冲重复频率；

14、数据处理模块，用于将基带脉冲信号数据、第一脉冲上升沿的到达时刻、第一脉冲下降沿的到达时刻、脉冲宽度，以及脉冲重复频率分发到各数据处理线程中，用于利用每一数据处理线程，基于每一雷达信号对应的基带脉冲信号数据、第一脉冲上升沿的到达时刻、第一脉冲下降沿的到达时刻、脉冲宽度，以及脉冲重复频率，分别对每一雷达信号进行参数频域信息计算，得到每一雷达信号的参数频域信息与参数能量信息。

15、在该方式中，通过利用每一数据处理线程进行多路并行运算，新接收到的雷达数据分发到下一个数据处理线程，互不影响，同时数据处理线程在计算完成后将结果再上报后，进行统一的打包发送操作，既能保证数据计算处理的实时性，同时又不会过多的占用一个线程导致系统的不稳定。

16、在一种可选的实施方式中，雷达信号的参数频域信息包括：雷达信号的子脉冲脉宽、雷达信号的子脉冲频点个数、雷达信号的子脉冲频点频率，雷达信号的发射信号带宽；

17、数据处理模块，包括：

18、频域信号计算单元，用于对基带脉冲信号数据进行快速傅里叶变换，得到基带脉冲信号数据对应的频域信号；

19、频点个数计算单元，用于基于频域信号，计算得到雷达信号的子脉冲频点个数；

20、频点频率计算单元，用于基于雷达信号的子脉冲频点个数，计算得到雷达信号的子脉冲频点频率；基于各子脉冲的子脉冲频点频率，计算得到雷达信号的子脉冲脉宽；

21、信号带宽计算单元，用于基于频域信号，计算得到雷达信号的发射信号带宽。

22、在该方式中，得益于数字信号处理器强大的浮点数运算特点，可以实现高精度、速度快的参数频域信息的处理。

23、在一种可选的实施方式中，雷达信号的参数能量信息包括雷达信号的发射信号功率；

24、数据处理模块，还包括：

25、发射信号功率计算单元，用于基于基带脉冲信号数据，得到雷达信号的峰值；对峰值进行换算，得到雷达信号的发射信号功率。

26、在该方式中，得益于数字信号处理器强大的浮点数运算特点，可以实现高精度、速度快的参数能量信息的处理。

27、在一种可选的实施方式中，系统还包括上位机，上位机包括：

28、传输层通道接口模块，用于接收雷达信号的参数时域信息、参数频域信息与参数能量信息；

29、数据存储模块，用于将接收到的雷达信号的参数时域信息、参数频域信息与参数能量信息存储，以便于对雷达信号的参数时域信息、参数频域信息与参数能量信息进行调用；

30、实时显示模块，用于显示雷达信号的参数时域信息、参数频域信息与参数能量信息。

31、在该方式中，通过上位机实时显示及分析雷达信号的参数时域信息、参数频域信息与参数能量信息，便于使用者对雷达信号的参数进行分析利用，实现了实时对雷达参数的分析。

32、第二方面，本发明提供了一种雷达参数实时计算方法，方法应用于如第一方面任意一项的雷达参数实时计算系统，系统包括:现场可编程门阵列和数字信号处理器，包括：

33、接收雷达信号；

34、利用现场可编程门阵列对雷达信号进行时域特征检测，计算得到雷达信号的参数时域信息和基带脉冲信号数据；

35、利用数字信号处理单元，基于雷达信号与雷达信号的参数时域信息和基带脉冲信号数据，对雷达信号进行参数频域信息计算，得到雷达信号的参数频域信息与参数能量信息，其中，雷达参数包括雷达信号的参数时域信息、参数频域信息与参数能量信息。

36、在本发明中，通过利用现场可编程门阵列与数字信号处理器，可以实现一次性计算得到雷达信号的参数的时域信息、频域信息与能量信息，能够快速准确的识别并记录雷达参数。

37、在一种可选的实施方式中，利用现场可编程门阵列对雷达信号进行时域特征检测，计算得到雷达信号的参数时域信息和基带脉冲信号数据，包括：

38、对雷达信号中的中频信号进行下变频处理，得到处理后的雷达信号；

39、对处理后的雷达信号进行频谱搬移得到基带脉冲信号数据；

40、基于基带脉冲信号数据进行脉冲边沿检测，在检测到雷达信号的第一脉冲上升沿时，记录第一脉冲上升沿的到达时刻；

41、以及在检测到第一脉冲上升沿后，检测第一脉冲下降沿，在检测到第一脉冲下降沿后，记录第一脉冲下降沿的到达时刻，其中，第一脉冲为雷达信号中的任一个脉冲；

42、基于第一脉冲上升沿的到达时刻与第一脉冲下降沿的到达时刻，计算得到雷达信号的脉冲宽度；

43、基于第一脉冲的上升沿的达到时刻与第一脉冲相邻的上一个脉冲的上升沿到达时刻，计算雷达信号的脉冲重复频率。

44、在该方式中，由于现场可编程门阵列可以实现系统时钟运行到200mhz以上，时间尺度上可以达到ns级测量，因此，利用现场可编程门阵列进行时域信息计算可以达到很高的精度。

45、在一种可选的实施方式中，基于雷达信号与雷达信号的参数时域信息和基带脉冲信号数据，对雷达信号进行参数频域信息计算，得到雷达信号的参数频域信息，包括：

46、对基带脉冲信号数据进行快速傅里叶变换，得到基带脉冲信号数据对应的频域信号；

47、基于频域信号，计算得到雷达信号的子脉冲频点个数；

48、基于雷达信号的子脉冲频点个数，计算得到雷达信号的子脉冲频点频率；

49、基于各子脉冲的子脉冲频点频率，计算得到雷达信号的子脉冲脉宽；

50、基于频域信号，计算得到雷达信号的发射信号带宽。

51、在该方式中，在测量信号频域特性时得益于数字信号处理器强大的浮点数运算特点，利用数字信号处理器计算雷达信号的频域信息可以达到很高的精度，与此同时，由于采用现场可编程门阵列和数字信号处理器多核并行处理，可以达到脉冲重复频率6000hz(换算成脉冲重复周期为166us)以上的测量需求，雷达信号的频域信息计算速度快。

52、在一种可选的实施方式中，基于雷达信号与雷达信号的参数时域信息和基带脉冲信号数据，对雷达信号进行参数频域信息计算，得到雷达信号的参数能量信息，包括：

53、基于基带脉冲信号数据，得到雷达信号的峰值；

54、对峰值进行换算，得到雷达信号的发射信号功率。

55、在该方式中，得益于数字信号处理器具有强大的浮点数运算能力的特点，雷达信号的功率测量可以达到很高的精度。