软件无线电结构下雷达数据处理单元设计研究

时间:2022-09-30 12:28:45

软件无线电结构下雷达数据处理单元设计研究

摘要:本文以软件无线电结构下雷达数据处理单元设计研究为题目展开相关论述,首先对其进行了简要概述,主要从数据处理器的结构、单元模块设计、设计仿真方面进行具体说明。希望通过本文初步论述可以研究该方面的问题提供一些可资利用的信息,以供参考。

关键词:软件无线电 雷达数据处理 单元设计

中图分类号:TN957 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)11-0000-00

在软件无线电结构下的雷达数据处理系统中,数字信号、数据处理是基础性技术,其主要的应用场所则在于接收与发射系统。通常来讲,主要是搭建一个通用、开放式的硬件平台,在其上实现各种形式的信号的接收与传输,并通过相应的数据处理系统进行运算、处理数据。其中最主要的是利用软件达到各种目标数据处理功能、多雷达信号特征间的融合功能、外设通信功能的实现。从作用看,这样易于实现系统互联、升级优化,而且可提高其安全性能,是一项具有突破性的技术。

1结构分析

在通信领域,实现了软件无线电的应用。从其结果来看,中频数字化接收机与其原理基本相似,最大的区别在于宽带中频带采样结构中的中频带较宽,而且,可以完全采用软件来处理后续问题。可以理解为,该结构利用射频前端可以进行高频信号的转换,也就是说,将高频变换成中心频率适中、带宽适中的宽带中频信号,其作用在于减少后续工作负担,使A/D采样数字化得以轻松实现,如使其简单化。

本次讨论中的数据处理框图的说明如下:

首先,在系统前端设置两个多通道接收机,以两面直径为二十米的天线将信号送入,然后,再选择信号频段、变换频率,将信号送达到ADC器件,主要采用中频数字化,利用模数转换器,将接收的模拟信号,转换到数字域;其次,在预处理单元,限制信号宽带、矫正信号通道,从而提高信噪比;第三,在数字信号处理器中,主要是进行FFT处理,特征是高速实时,但需要超长FFT处理模块单元来支持(在此应该选择具有并行特征的FPGA器,利用两个点来实现超长模块的搭建),在完成处理后,即可通过高速总线PCI将其送达到后续处理单元。

2单元模块说明

2.1带通采样率的计算

在AD前端,处理算法简单、数据速率高,以预算理滤波、高速FFT运算为主。在ADC器阶段主要是利用中频数字化、模数转换器,将接收的模拟信号,转换到数字域;但在其后的数字信号处理问题,采用FPGA进行实时处理。其中,采样时钟速率选择是关键,以当前的Nypuist 带通采样定理显示,可以成功反映带通信号(窄带信号)在大于其两倍速率以上的最高频率。不但使其中的信号抽样点数目降低,最主要的是降低了数字信号在后续的处理负担。但是由于以带通采样技术为主,所以应该满足其条件或要求,才能进行相应的采样率的选取。以其定理分析,带通采样率为fs,需要满足以下条件:

其中,n为整数,取值范围在

从其系统设计参数,利用以下公式可以得到带通采样率fs。

根据系统设计参数计算结果为:,若取整数,可将其采样率设计为。

2.2预处理

过滤时间、离散信号是其主要特征,作为一种数字系统,利用数学处理方法进行对抽样数所原处理,实现频域滤波。根据以上说明,在后续数据处理单元,需要采用FPGA,因此,需要在其基础上来完成FIR滤波器。

其构成如下:

主要组成模块:乘累加单元(MAC);

算法:分布式算法,其于查找表,应用广泛,计算效率较高;

方法:利用一个小表、一个附带移位器的累加器,即可完成。

2.3数字信号处理

如上所述,高速FFT需要在FPGA器件中完成。通常可采用二维分解算法,以2个更短点数的处理单元进行组合,从而设计出较长的FFT处理器,以下具体说明。

假设,N1*N2点FFT可表示为,

其中,

N= N1*N2

可得到,N点的FFT运算如下,

其中,。

在本次讨论中,所选取的N1=1024,N2=1024。在此次设计中,最主要的特征在于使FPGA的并行计算功能得到合理应用。最后只需要进行设计仿真,即可实现整个的设计,其中最为主要的是以前面的各模块单元设计为基础,根据所选用的芯片可知,FPGA中,主频可达到125MHz,最主要的是使滤波器处预处理后,可以通过FTT模块,实现适时的数字信号处理。

3结语

总而言之,笔者认为在基于软件无线电结构的雷达数据处理单元设计,需要对其框架进行整体布局,从接收天线到模拟信号,利用FIR滤波器进行预处理,最后通过应用FGPA的并行特征实现超长FTT模块,最终完成数字信号的处理,将其送入后续处理单元,再利用软件进行自行运算与输出。应该注意在整个设计过程完成后,需要先将仿真设计出来,然后利用实验检测其可行性与准确性,尽可能的保证其安全可靠,这样才能更好的使其发挥作用。

参考文献

[1]邹广超,刘以安,吴少鹏,唐霜天.雷达――通信一体化系统设计[J].计算机仿真,2012(08).

[2]史彦斌,段哲民.软件雷达技术研究综述[J].电子工程师,2012(01).

[3]李飞,栗欣,曾捷.软件无线电技术及其在军事领域的应用[J].科学技术与工程,2012(11).

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