[發明專利]一種基于FPGA的動目標雷達散射截面測量方法

有效

• 申請號: 201810003480.5
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN108169727B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 宗竹林;馬擎堃
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 51232 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于無線電測量技術領域，具體的說是涉及一種基于FPGA的動目標雷達散射截面測量方法。本發明提出了一種基于FPGA的動目標雷達散射截面高精度測量的實現方法，在距離域對傳統的頻域脈沖壓縮硬件結構進行改進，提出一種基于緩存的頻域脈沖壓縮硬件結構，只使用一個乘法器就可以實現背景技術中所述的理論方法，同時在多普勒域提出一種動目標檢測與chirp?z變換結合的新的硬件結構。本發明模塊結構清晰，IP核復用度高，硬件結構簡單，測量精度高，處理速度快，系統實時性高，系統功耗較低。

技術領域

本發明屬于無線電測量技術領域，具體的說是涉及一種基于FPGA的動目標雷達散射截面測量方法。

背景技術

隨著雷達應用技術的發展，雷達目標特性測量的應用變得越來越重要。雷達散射截面(RCS)作為定量表征目標對雷達散射特性的物理量，是衡量目標雷達散射特性的重要參數，因此，雷達目標的雷達散射截面測量在無線電測量領域起著重要作用。

在諸如車輛等大型目標的雷達散射截面測量方面，Zhulin Zong等人在《HighAccuracy Measurement of Vehicle RCS Using Range-Doppler Matching Method》提出了一種在地面雜波背景下進行高精度雷達散射截面測量的方法，能夠有效減少時頻域能量起伏，降低背景雜波對雷達散射截面測量的影響。本發明是在該文章的理論基礎上，提出了一種基于現場可編程門陣列(FPGA)的實現方法。上述文章所提出的方法要求在頻域脈沖壓縮處理過程中，將多個具有時移的匹配函數與回波數據相乘，若使用傳統的頻域脈沖壓縮硬件結構，每增加一個具有時移的匹配函數，在提高測量精度的同時也會耗費FPGA更多的乘法器資源和存儲資源；在多普勒域處理中，因為采用了與chirp-z變換結合的多普勒濾波器組，所以要在傳統動目標檢測處理后加入chirp-z變換處理，會使得處理時間延長，為了滿足雷達數據處理的實時性，需要保證在一個相參處理周期內處理完成。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出了一種基于FPGA的動目標雷達散射截面高精度測量的實現方法，在距離域對傳統的頻域脈沖壓縮硬件結構進行改進，提出一種基于緩存的頻域脈沖壓縮硬件結構，只使用一個乘法器就可以實現背景技術中所述的理論方法，同時在多普勒域提出一種動目標檢測與chirp-z變換結合的新的硬件結構。本發明模塊結構清晰，IP核復用度高，硬件結構簡單，測量精度高，處理速度快，系統實時性高，系統功耗較低。

本發明的技術方案是：

雷達向待測動目標發射線性調頻信號s(t)，s(t)表示為如下公式1：

其中，T_p為脈沖寬度，f_c為載波頻率，K為調頻率(B為信號的帶寬)，采樣頻率為f_s(f_s≥1.2B)，表示為如下公式2：

一個相參處理周期重復發送的脈沖數目為M，脈沖重復周期(PRT)為T，待測動目標的最大尺寸為D，將雷達和待測動目標布置在一個中間無遮擋的外場環境，雷達和待測動目標之間的距離至少為雷達遠場測試條件R_min(R_min≥2f_cD²/c,c為光速)，最大為雷達最大不模糊距離R_max(R_max＝(T-T_p)×c/2,c為光速)，待測動目標在雷達波束范圍內以速度v背向雷達運動。如圖1所示，FPGA信號處理部分主要包括頻域脈沖壓縮模塊，恒虛警檢測模塊，取模模塊，求最大值模塊，乒乓轉置緩存模塊，動目標檢測(MTD)模塊和chirp-z變換模塊。具體包括如下步驟：