[發明專利]基于FPGA的多普勒調頻率估計方法

有效

• 申請號: 201210158545.6
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102680945A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 梁毅;邢孟道;陳凱;李學仕;李蓓蕾
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02;G01S13/90
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于FPGA的多普勒調頻率估計方法，包括如下步驟：

（1）將經過距離脈壓、徙動校正后的二維數據按距離單元方位連續地送入FPGA，對逐個距離單元的方位連續數據求功率和，得到每個距離單元的總功率，并將該二維數據直接存入外接存儲器DDRII?SDRAM中；

（2）將得到的距離單元總功率數據進行冒泡排序，得到距離單元數據在二維數據中按功率強弱排序的位置，建立索引向量，并將其存入FPGA內部的RAM模塊中供后續操作使用；

（3）對于外接存儲器DDRII?SDRAM中存儲的二維數據，以RAM中存儲的位置索引值為基地址，按照距離單元總功率遞減的順序，依次通過FPGA讀出32個距離單元數據；

（4）對于每次讀出的單個距離單元數據，將其沿方位向劃分為前孔徑數據和后孔徑數據，并分別對前孔徑和后孔徑兩組數據進行后端補零；

（5）將補零后的兩組數據分別進行FFT處理和取模操作，并將處理結果緩存在FPGA的FIFO緩沖器中；

（6）從FIFO緩沖器中讀出經過FFT處理和取模操作的兩組數據，確保兩組數據同步，并對前孔徑數據和后孔徑數據進行快速相關處理，得到相關向量R(i),i＝1,2,3……32；

（7）利用狀態機實現循環操作，對從外接存儲器DDRII?SDRAM中讀出的32個距離單元數據分別進行步驟（4）～（6）操作，將得到的相關向量進行累加求和，得到總相關向量R；

（8）對總相關向量R進行最大值搜索，得到總相關向量R最大值所在位置pos，即位置偏移的整數部分；根據最大值所在位置pos，得到最大值及左右相鄰的兩個數，并對該最大值及其相鄰的兩個數進行插值運算，得到位置偏移的小數部分；將位置偏移的整數部分和小數部分相加，再將相加結果與成量化系數相乘，得到最終的多普勒調頻率估計值。

2.根據權利要求1所述的多普勒調頻率估計方法，其中所述步驟（5）的FFT處理和所述步驟（6）中的快速相關處理，都要調用FPGA中的FFT核，并將模式設置為Variable?Streaming。

3.根據權利要求1所述的多普勒調頻率估計方法，其中所述步驟（5）的FFT工作方式設置為正序輸入、反序輸出。

4.根據權利要求1所述的多普勒調頻率估計方法，其中所述步驟（6）的快速相關處理用到的FFT工作方式設置為反序輸入、正序輸出，IFFT工作方式設置為正序輸入、正序輸出。

5.根據權利要求1所述的多普勒調頻率估計方法，其中所述步驟（2）的對方位向數據中功率進行排序操作，是用基于“冒泡排序”方法通過控制狀態機以及對FPGA內部兩個RAM讀寫操作實現。

6.根據權利要求1所述的多普勒調頻率估計方法，其中所述步驟（8）的對數據進行緩存、插值、最大值搜索，利用FPGA生成的RAM核實現緩存，通過計數器控制狀態機進而使能RAM讀操作完成插值，利用快速搜索方法通過控制三段式狀態機實現最大值搜索。

7.根據權利要求1所述的多普勒調頻率估計方法，其中所述步驟（8）的量化系數，是根據采樣數據的脈沖重復頻率和總相關向量R的位寬通過MATLAB軟件生成。