[發明專利]一種通用可擴展陣面軟件化數字波束形成方法

在審

• 申請號: 202111055711.5
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN114117335A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 王輝輝;袁子喬;宋思盛;徐偉;陳尹翔
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G01S13/88
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種通用可擴展陣面軟件化數字波束形成方法，屬于雷達信號處理中的數字信號處理領域。對于積木化搭建的雷達陣面，該方法可通過軟件配置快速實現不同搭建組合、不同數據速率、不同波束個數的數字波束形成，特別適用于天線陣面可擴展性強、功能模式多、多數據率組合的軟件化雷達系統，具有可擴展性強，通用性強，適應場景廣泛等特點。

技術領域

本發明屬于雷達信號處理中的數字信號處理領域，具體涉及一種通用可擴展陣面軟件化的數字波束形成方法。

背景技術

數字波束形成是把陣列天線輸出的信號進行AD采樣數字化后送到數字波束形成器的處理單元，完成對各路信號的復加權處理，形成所需的波束信號。對于多功能多任務的陣列雷達，由于天線輸出的通道數較多，不同功能、任務具有多種可變的數據速率和不同的波束個數，因此數字波束形成一般采用FPGA實現。多功能多任務的雷達裝備，在發展過程中面臨維護保障和升級換代困難、研制周期長等難題。以軟件化技術倡導開放式體系架構和以軟件為中心的快速響應軍事需求的新型設計，是雷達發展的重要方向之一。目前數字化瓦片子陣發展迅速，雷達天線普遍采用模塊化程度高的數字化子陣，針對用戶對新產品的需求，如何快速實現積木化搭建的陣列天線的數字波束形成，或者利用已有天線平臺通過軟件化配置響應用戶需求，是目前陣列前端軟件化設計研究的重點。

發明內容

要解決的技術問題

積木化搭建的可擴展陣面，搭建組合、數據速率、波束個數等發生變換時，傳統方法面臨調試周期長、形成的波束個數和數據速率緊耦合、軟件和硬件耦合性強等問題，針對該問題本發明提出了一種軟件化的解決方案，通過軟件參數配置，實現硬件和軟件的解耦合，具有可擴展性強，通用性強，適應場景廣泛的特點，可廣泛應用于雷達的數字陣列信號處理機產品領域。

技術方案

一種通用可擴展陣面軟件化數字波束形成方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：接收軟件配置單元發送的陣列流形數據，根據配置的通道個數和子陣內的陣元個數對陣列流形數據進行數據重排，通過乒乓方式緩存各子陣對應復加權系數；

步驟2：根據配置的讀速率、和通道個數讀各陣元數據，同時根據波束個數循環讀出各通道對應陣元的加權系數，將各通道對應陣元的數據和加權系數，送入單通道的波束形成處理單元；

步驟3：各陣元的數據和系數之間依次延遲錯位，處理平臺工作頻率應大于波束個數與單陣元數據速率乘積，通過三乘法器的級聯架構進行處理，得到單通道波束形成結果；

步驟4：對各通道數據有效性進行判斷，并產生對齊脈沖，將對齊后的所有通道進行求和，得到最終波束形成結果；

步驟5：陣面進行擴展、數據速率、波束個數變換時，軟件配置單元根據最新要求重新配置陣列流形、通道參數、子陣內的陣元個數、數據速率、波束個數，重復步驟1～步驟4即可完成擴展陣面的波束形成處理。

一種計算機系統，其特征在于包括：一個或多個處理器，計算機可讀存儲介質，用于存儲一個或多個程序，其中，當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執行時，使得所述一個或多個處理器實現上述的方法。

一種計算機可讀存儲介質，其特征在于存儲有計算機可執行指令，所述指令在被執行時用于實現上述的方法。

一種計算機程序，其特征在于包括計算機可執行指令，所述指令在被執行時用于實現上述的方法。

有益效果

本發明提出的一種通用可擴展陣面軟件化數字波束形成設計方法，該方法以數字子陣為單元顆粒，通過軟件配置數字子陣個數、通道速率等參數，將硬件和軟件解耦合，快速實現陣面的數字波束形成，提高設計效率，縮短調試周期。