[發明專利]一種基于FPGA的探地雷達分布式濾波方法

有效

• 申請號: 201910304370.7
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110007285B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 白旭;李季蹊;張佳巖;高玉龍;姜建禹;安維樂;張延家;崔海濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;大連中睿科技發展有限公司
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 劉冰

1.一種基于FPGA的探地雷達分布式濾波方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、獲取探地雷達濾波的濾波器相關參數和數據字長；所述濾波器相關參數包括截止頻率、采樣頻率、濾波器階數和濾波器系數；所述數據字長包括沖激響應的字長和輸入數據的字長；

步驟二、將濾波器系數與二進制地址組合相加得到部分積，并將得到的部分積與對應的二進制地址存入查找表；

所述步驟二的具體過程為：

對于階數為2N的FIR濾波器，FIR濾波器的N組對稱濾波器系數分別為C₀、C₁、C₂、…、C_N-1，其中：C₀、C₁、C₂、…、C_N-1分別代表第一組、第二組、第三組、…、第N組對稱濾波器系數；

查找表的輸入地址為N位二進制地址{B₀、B₁、B₂、…、B_N-1}，B₀、B₁、B₂、…、B_N-1分別代表N位二進制地址的第一位、第二位、第三位、…、第N位；則N位二進制地址{B₀、B₁、B₂、…、B_N-1}對應的部分積LUT(B₀,B₁,…,B_N-1)為：

LUT(B₀,B₁,…,B_N-1)＝B₀×C₀+B₁×C₁+…+B_N-1×C_N-1

將N位二進制地址{B₀、B₁、B₂、…、B_N-1}和N位二進制地址{B₀、B₁、B₂、…、B_N-1}對應的部分積LUT(B₀,B₁,…,B_N-1)存入查找表；

同理：獲得各N位二進制地址對應的部分積，并將獲得的各部分積與對應的N位二進制地址存入查找表；

步驟三、通過預先相加的方式對輸入數據進行精簡，得到精簡后的輸入數據；

所述步驟三的具體過程為：

將主時鐘進行分頻，由T+2分頻時鐘控制來獲得2N個字長為T的輸入數據，并將獲得的2N個字長為T的輸入數據輸入移位寄存器1；

按T+2分頻時鐘，從移位寄存器1中選取出需要與相同濾波器系數相乘的數據，將選擇出的數據進行預先相加，獲得精簡后的輸入數據，并將精簡后的輸入數據存入移位寄存器2中；

所述精簡后的輸入數據中包含N個字長為T+1的數據；

精簡后的輸入數據中的第n+1個字長為T+1的數據的表達式為：

x′[n]＝x[n]+x[2N-1-n] (n＝0,1,2,...,N-1)

其中：x′[n]為精簡后的輸入數據中的第n+1個數據，x[n]為2N個字長為T的輸入數據中的第n+1個數據，x[2N-1-n]為2N個字長為T的輸入數據中的第2N-n個數據；

步驟四、對精簡后的輸入數據進行逐位右移操作來拼接成查找地址，根據拼接成的查找地址在查找表中得出部分積；

所述步驟四的具體過程為：

步驟四一、將精簡后輸入數據中的每個數據的最低位拼接成N位查找地址{x′[0][0]、x′[1][0]、x′[2][0]、…、x′[N-1][0]}，其中：x′[N-1][0]為精簡后輸入數據中的第N個數據的最低位，x′[0][0]為精簡后輸入數據中的第1個數據的最低位，x′[1][0]為精簡后輸入數據中的第2個數據的最低位，x′[2][0]為精簡后輸入數據中的第3個數據的最低位；

步驟四二、將步驟四一拼接成的N位查找地址輸入步驟二的查找表中輸出對應的部分積；

步驟四三、將精簡后輸入數據中的每個數據均向右移一位，再將右移后每個數據的最低位拼接成N位新查找地址{x′[0][1]、x′[1][1]、x′[2][1]、…、x′[N-1][1]}；并將拼接成的N位新查找地址{x′[0][1]、x′[1][1]、x′[2][1]、…、x′[N-1][1]}輸入步驟二的查找表中輸出相應的部分積LUT(x′[0][1],…,x′[N-1][1])；其中：x′[0][1]代表右移后的第1個數據的最低位，x′[1][1]代表右移后的第2個數據的最低位，x′[2][1]代表右移后的第3個數據的最低位，x′[N-1][1]代表右移后的第N個數據的最低位；

步驟四四、重復步驟四三的過程，直至每個數據的所有位都已經過處理；獲得每個拼接成的查找地址在查找表中對應的部分積；

步驟五、對步驟四得出的部分積進行移位操作，將移位操作結果進行累加，獲得的累加結果即為探地雷達分布式濾波結果；

所述步驟五的具體過程為：

步驟五一、將步驟四得出的部分積按照步驟四中右移的位數進行左移，即對于步驟四中通過右移t位得到的部分積，該通過右移t位得到的部分積需要左移t位，將通過右移t位得到的部分積與2^t相乘；

步驟五二、將各個部分積與對應的2^t相乘的結果進行累加，獲得的累加結果即為探地雷達分布式濾波結果；

所述探地雷達分布式濾波結果y為：

2.根據權利要求1所述的一種基于FPGA的探地雷達分布式濾波方法，其特征在于，所述濾波器階數為2N，輸入數據的字長為T。