[發(fā)明專利]一種基于FPGA的雷達(dá)信號(hào)處理教學(xué)平臺(tái)及其工作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010442642.2
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN111524415A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程洪歡;洪雁成;李洪濤
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B9/54
• 分類號(hào): G09B9/54;G05B19/042
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發(fā)明涉及一種基于FPGA的雷達(dá)信號(hào)處理教學(xué)平臺(tái)及其工作方法。該平臺(tái)包括顯控計(jì)算機(jī)、雷達(dá)回波模擬模塊、雷達(dá)信號(hào)處理模塊和示波器。工作方法為：通過顯控計(jì)算機(jī)設(shè)定雷達(dá)信號(hào)配置信息并發(fā)送至雷達(dá)回波模擬模塊；雷達(dá)回波模擬模塊根據(jù)配置信息產(chǎn)生相應(yīng)的雷達(dá)回波中頻信號(hào)；雷達(dá)信號(hào)處理模塊接收雷達(dá)回波中頻信號(hào)，經(jīng)過處理提取雷達(dá)探測目標(biāo)信號(hào)，發(fā)送至顯控計(jì)算機(jī)，進(jìn)行處理得到仿真波形圖，示波器顯示雷達(dá)回波中頻信號(hào)的波形以及雷達(dá)探測目標(biāo)信號(hào)的波形，將顯控計(jì)算機(jī)所得仿真波形圖與示波器顯示的波形圖進(jìn)行對比。本發(fā)明參數(shù)配置靈活簡易、雷達(dá)信號(hào)處理過程直觀、雷達(dá)信號(hào)處理方法多樣，能夠滿足不同教學(xué)用戶的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于FPGA的雷達(dá)信號(hào)處理教學(xué)平臺(tái)及其工作方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，雷達(dá)系統(tǒng)日趨復(fù)雜，種類繁多。實(shí)際雷達(dá)價(jià)格昂貴，受資金以及教學(xué)的實(shí)用性的影響，一般的高校配備真實(shí)雷達(dá)設(shè)備數(shù)量較少，系統(tǒng)落后，顯示界面不夠直觀，不利于學(xué)生理解雷達(dá)的工作原理和雷達(dá)信號(hào)處理過程，雷達(dá)分組實(shí)訓(xùn)效率較低，效果差，難以滿足教學(xué)要求；因此各高校多采用以軟件仿真為基礎(chǔ)的雷達(dá)系統(tǒng)教學(xué)平臺(tái)，能夠形象化的體現(xiàn)雷達(dá)從信號(hào)產(chǎn)生、目標(biāo)模擬、目標(biāo)檢測、航跡跟蹤等雷達(dá)工作的各個(gè)階段，但基于軟件仿真的雷達(dá)系統(tǒng)教學(xué)平臺(tái)提供的畢竟不是真實(shí)雷達(dá)圖像，而是模擬的雷達(dá)圖像，與真實(shí)雷達(dá)圖像具有一定的差距，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來負(fù)面影響。

現(xiàn)有的雷達(dá)信號(hào)處理教學(xué)平臺(tái)多是基于軟件仿真，不利于學(xué)生理解雷達(dá)的工作原理及信號(hào)處理過程。實(shí)際雷達(dá)或因?yàn)閮r(jià)格等原因無法普及，或是集成度不夠，涵蓋的雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)較少，不便于學(xué)生從多個(gè)角度理解雷達(dá)信號(hào)處理的過程，并且教學(xué)方式比較混亂，使學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較困難。基于以上存在的諸多問題及缺陷，需要對雷達(dá)信號(hào)處理教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種參數(shù)配置靈活簡易、雷達(dá)信號(hào)處理過程直觀、雷達(dá)信號(hào)處理方法多樣的基于FPGA的雷達(dá)信號(hào)處理教學(xué)平臺(tái)及其工作方法，以滿足不同教學(xué)用戶的需求。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于FPGA的雷達(dá)信號(hào)處理教學(xué)平臺(tái)，包括顯控計(jì)算機(jī)、雷達(dá)回波模擬模塊、雷達(dá)信號(hào)處理模塊和示波器，所述顯控計(jì)算機(jī)、雷達(dá)信號(hào)處理模塊、示波器均與雷達(dá)回波模擬模塊連接，且雷達(dá)回波模擬模塊、雷達(dá)信號(hào)處理模塊分別與示波器連接，其中：

顯控計(jì)算機(jī)，用于配置雷達(dá)回波模擬模塊的雷達(dá)回波中頻信號(hào)，以及分析雷達(dá)信號(hào)處理模塊回傳的雷達(dá)探測目標(biāo)信號(hào)；

雷達(dá)回波模擬模塊，用于模擬雷達(dá)回波中頻信號(hào)，并發(fā)送至雷達(dá)信號(hào)處理模塊；

雷達(dá)信號(hào)處理模塊，用于接收雷達(dá)回波模擬模塊發(fā)送的雷達(dá)回波中頻信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)處理得到雷達(dá)探測目標(biāo)信號(hào)，將該雷達(dá)探測目標(biāo)信號(hào)經(jīng)過雷達(dá)回波模擬模塊發(fā)送至顯控計(jì)算機(jī)；

示波器，用于顯示雷達(dá)回波模擬模塊的雷達(dá)回波中頻信號(hào)的波形，以及雷達(dá)信號(hào)處理模塊處理后所得雷達(dá)探測目標(biāo)信號(hào)的波形。

進(jìn)一步地，所述顯控計(jì)算機(jī)還包括軟件仿真模塊，用于仿真雷達(dá)回波中頻信號(hào)和雷達(dá)探測目標(biāo)信號(hào)，并與示波器顯示的結(jié)果進(jìn)行對比。

進(jìn)一步地，所述雷達(dá)回波模擬模塊，用于模擬雷達(dá)回波中頻信號(hào)，具體如下：

雷達(dá)回波模擬模塊根據(jù)顯控計(jì)算機(jī)計(jì)算配置參數(shù)后生成回波信號(hào)，并且實(shí)時(shí)模擬外部環(huán)境產(chǎn)生的干擾信息，從而完成雷達(dá)回波中頻信號(hào)的模擬。

進(jìn)一步地，所述雷達(dá)信號(hào)處理模塊，通過顯控計(jì)算機(jī)配置不同的信號(hào)處理方式，從而實(shí)現(xiàn)多種雷達(dá)目標(biāo)檢測過程教學(xué)。

進(jìn)一步地，所述雷達(dá)回波模擬模塊包括了FPGA芯片和DAC芯片，所述FPGA芯片型號(hào)為XC7K410TFFG901，所述DAC芯片型號(hào)為DAC3164。