[發明專利]基于FPGA的電子偵察信號參數高精度測量方法

在審

• 申請號: 202010789723.X
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112014810A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 梁毅;劉保闊;范家赫
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

1.基于FPGA的電子偵察信號參數高精度測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，在上位機中輸入檢測門限設置方式和固定門限值兩個參數，上位機通過PCIe將該參數發送到FPGA，FPGA根據預定的數據幀格式解析出相應的控制字，并通過寄存器變量對其進行存儲；

其中，所述檢測門限設置方式為固定門限值或CFAR門限值；

步驟2，雷達信號經過模數轉換器將模擬信號轉換成原始數字信號，并將原始數字信號傳輸至FPGA，FPGA將數字信號進行多路數據緩存；

步驟3，對經模數轉換得到的原始數字信號即時域數據進行分幀處理，對每幀時域數據做短時傅里葉變換，得到對應頻域數據；選取頻率功率譜的峰值與判決門限做比較，判斷是否存在目標信號；

步驟4，對于存在目標信號的頻域數據進行敵方雷達的脈沖信號參數的測量，得到敵方雷達的脈沖信號參數測量值；

其中，敵方雷達的脈沖信號參數包含脈寬、脈沖重復周期、到達時間、信號頻率和信號幅度。

2.根據權利要求1所述的基于FPGA的電子偵察信號參數高精度測量方法，其特征在于，所述對每幀時域數據做短時傅里葉變換的具體實現過程為：每幀數據為256點，采用二維矩陣的短時傅里葉變換進行計算：

(3a)采用三級級聯結構，第一級為16個16點的FFT IP核、第二級為16個Cordic IP核、第三級為16個16點的FFT IP核；

(3b)將16路并行原始數字信號直接輸入到第一級FFT IP核，進行按列做短時傅里葉變換，然后將第一級變換結果與第二級Cordic IP核生成的旋轉因子相乘后送入第三級FFTIP核，在第三級中進行按行做短時傅里葉變換；最后將第三級FFT結果進行按列重排，得到一維頻域序列。

3.根據權利要求1所述的基于FPGA的電子偵察信號參數高精度測量方法，其特征在于，所述判斷是否存在目標信號的實現過程為：

(3c)定義一個寄存器，用來存儲判決門限值；

當檢測門限設置方式為固定門限時，直接將上位機傳輸的固定門限值作為判決門限；

當檢測門限設置方式為CFAR門限時，選取l個噪聲頻點，對l個噪聲頻點的噪聲功率值求平均，得到判決門限值；8≤l≤32；

(3d)定義一個比較器，用來比較頻率功率譜峰值與判決門限的大小，當頻率功率譜峰值大于判決門限時，判定為存在目標信號，則轉入步驟4處理，否則判定為不存在目標信號。

4.根據權利要求1所述的基于FPGA的電子偵察信號參數高精度測量方法，其特征在于，所述對于存在目標信號的頻域數據進行敵方雷達的脈沖信號參數的測量，其具體實現過程為：

(4a)對于存在目標信號的頻域數據，進行脈沖上升沿時刻和脈沖下降沿時刻的檢測，得到每幀數據對應的脈沖上升沿時刻和脈沖下降沿時刻；

(4b)脈寬的測量：定義一個16位的時間計數器，記錄脈沖上升沿時刻和脈沖下降沿時刻對應的計數值，兩者之差即為信號脈寬；

(4c)到達時間測量：鎖存脈沖上升沿時刻的計數器值，將其轉換為時域時間即為脈沖到達時間；

(4d)脈沖重復周期測量：相鄰兩個脈沖到達時間之差即為脈沖重復周期；

(4e)信號頻率的測量：

首先，根據頻率功率譜，得到粗側頻率值，即為頻率功率譜峰值對應的頻點值f_x；

然后，在f_x-Δf～f_x+Δf范圍內，設計一組濾波器，其相鄰濾波器的中心頻率間隔為df，將步驟2緩存的原始數字信號即時域信號輸入該組帶通濾波器，得到精測頻譜；Δf為預設頻率裕量；

(4f)幅度測量：與頻率測量步驟相同，得到濾波器輸出最大能量值后，再對其進行開方，得到信號幅度值。