[發(fā)明專利]一種基于FPGA的比幅測(cè)角系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010514040.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111751782A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?zhí)烀?/a>;王晨;付雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安思丹德信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01S3/12
• 分類號(hào): G01S3/12;G01S3/28
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 王艾華

1.一種基于FPGA的比幅測(cè)角系統(tǒng)，其特征在于，包括多波束天線、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和FPGA芯片，在FPGA芯片中內(nèi)置有存儲(chǔ)器ROM；

多波束天線的每個(gè)通道各連接一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與FPGA芯片連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片用于將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，F(xiàn)PGA芯片用于計(jì)算目標(biāo)到達(dá)角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的比幅測(cè)角系統(tǒng)，其特征在于，F(xiàn)PGA芯片采用Xilinx的XC7VX690TFFG1927-2I。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的比幅測(cè)角系統(tǒng)，其特征在于，存儲(chǔ)器ROM包括第一存儲(chǔ)器ROM0和第二存儲(chǔ)器ROM1，第一存儲(chǔ)器ROM0用于存儲(chǔ)通道參數(shù)，通道參數(shù)包括比例系數(shù)K值、軸向角和補(bǔ)償角對(duì)應(yīng)的值；

第二存儲(chǔ)器ROM1用于存儲(chǔ)幅度的自然對(duì)數(shù)值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的比幅測(cè)角系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)通道數(shù)為48個(gè)時(shí)，第一存儲(chǔ)器ROM0設(shè)有192個(gè)地址，地址0～48用于存儲(chǔ)m_a(n)*100*2¹⁶對(duì)應(yīng)的值，地址49～97用于存儲(chǔ)c_a(n)*100*2¹⁶對(duì)應(yīng)的值，地址97～144用于存儲(chǔ)1/(2k(n)*θ₀)*100*2⁴對(duì)應(yīng)的值，地址145～192用于存儲(chǔ)1/(4k(n)*θ₀)*100*2⁴對(duì)應(yīng)的值；

其中，m_a(n)表示通道n的軸向角，c_a(n)表示通道n的補(bǔ)償角，k(n)表示通道n的比例系數(shù)，θ₀表示通道間隔。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的比幅測(cè)角系統(tǒng)，其特征在于，第二存儲(chǔ)器ROM1設(shè)有4096個(gè)地址，用于存儲(chǔ)擴(kuò)大2¹²倍的ln1～ln4096。

6.一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)的比幅測(cè)角方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)每個(gè)通道的天線采集到的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片為數(shù)字信號(hào)后，數(shù)字信號(hào)傳送至FPGA中進(jìn)行計(jì)算，得到每個(gè)通道內(nèi)信號(hào)的幅度值，先找出最大幅度值對(duì)應(yīng)的通道號(hào)，然后找出與該通道號(hào)相鄰兩個(gè)通道的幅度值；

(2)FPGA根據(jù)最大幅度值和相鄰兩個(gè)通道的幅度值，判斷測(cè)角模式；

(3)FPGA根據(jù)最大幅度值對(duì)應(yīng)的通道號(hào)，調(diào)用存儲(chǔ)器ROM中與該通道號(hào)對(duì)應(yīng)的通道參數(shù)；FPGA根據(jù)測(cè)角模式調(diào)用存儲(chǔ)器ROM中的存儲(chǔ)的幅度自然對(duì)數(shù)值；

(4)FPGA最后計(jì)算出目標(biāo)到達(dá)角。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于FPGA的比幅測(cè)角方法，其特征在于，通道參數(shù)包括比例系數(shù)K值、軸向角和補(bǔ)償角對(duì)應(yīng)的值。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于FPGA的比幅測(cè)角方法，其特征在于，測(cè)角模式根據(jù)第二高幅度值和第三高幅度值的非零情況來(lái)判斷，當(dāng)?shù)诙叻戎岛偷谌叻戎稻粸榱銜r(shí)，為三波束測(cè)角；當(dāng)?shù)诙叻戎岛偷谌叻戎灯渲幸粋€(gè)幅度值為零時(shí)，為二波束測(cè)角。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于FPGA的比幅測(cè)角方法，其特征在于，測(cè)角模式為三波束測(cè)角時(shí)，目標(biāo)到達(dá)角的計(jì)算公式為：

最后計(jì)算結(jié)果θ*100*2¹⁶截取16位輸出即為FPGA計(jì)算出的目標(biāo)到達(dá)角A；

m_a(n)表示通道n的軸向角，c_a(n)表示通道n的補(bǔ)償角，k(n)表示通道n的比例系數(shù)，θ₀表示通道間隔，A_n+1表示通道n+1的幅度值，A_n-1表示通道n-1的幅度值。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于FPGA的比幅測(cè)角方法，其特征在于，測(cè)角模式為二波束測(cè)角時(shí)，目標(biāo)到達(dá)角的計(jì)算公式為：當(dāng)A_n+1＝0時(shí)，

當(dāng)A_n-1＝0時(shí)，

最后計(jì)算結(jié)果θ*100*2¹⁶截取16位輸出即為FPGA計(jì)算出的目標(biāo)到達(dá)角A；

m_a(n)表示通道n的理想軸向角，c_a(n)表示通道n的補(bǔ)償角，k(n)表示通道n的比例系數(shù)，θ₀表示通道間隔，A_n表示通道n的幅度值，A_n+1表示通道n+1的幅度值，A_n-1表示通道n-1的幅度值。