一种多通道主被动一体化雷达信号处理系统的制作方法

本实用新型属于无线通信技术领域，特别是涉及一种多通道主被动一体化雷达信号处理系统。

背景技术：

软件定义无线电(SDR)技术是一种新的无线通信技术，普遍研究于雷达通信领域。它的基本原理是用一个标准、通用、模块化的硬件品台作为无线通信的基本平台，而把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。SDR硬件平台通过加载各种软件编程来实现不同用户，不同应用环境的不同需求，实现各种无线电功能，选用不同软件程序实现不同功能，软件可以升级更新，硬件也可像计算机升级换代。SDR技术是以现代通信理论为基础，以数字信号处理为核心，以微电子技术为支撑的新的无线电通信体系结构，是数字无线电的高级形式。

目前雷达系统包含主动雷达和被动雷达，主动雷达是自身或者合作方辐射电磁波，通过接收目标反射的回波信号来判别目标的方位与距离。其优点是自主性强，依靠自身获得的目标信息也更全面，但缺点是自身发射的电磁波信号容易被敌方获取，从而暴露了自己的位置信息。被动雷达可直接接收目标辐射的电磁波信号，也可接收外辐射源信号，通过将接收到的目标反射信号和直达波信号进行对比，来判别目标方位信息。被动雷达的优点是隐蔽性好，作用距离远，但缺点是距离信息不易获得。因此，如何设计一种系统，将两者进行互补结合是研究主被动一体化雷达探测系统的关键问题。

雷达系统与无线通信系统两者的结构和原理具有一定的相似之处，因此将软件定义无线电的基本思想融入到雷达系统的设计中具有极其重大的应用价值。

雷达系统要求接收机从天线接收的应该是宽频带信号，理想的软件无线电的前端部分应该能覆盖全部无线通信频段，但通常来说，由于内部阻抗不匹配等因素，难以将带宽做宽，而且频率范围较小，因此设计一个宽频带范围的接收机就变得困难。此外现在的设计大多都是单向的，即要么只有发射功能要么只有接收功能，模式简单功能比较单一且灵活性较差。在时钟同步方面，当前的时钟同步系统一般采用恒温晶振或GPS/北斗秒脉冲信号的定时信号或者是外部输入时钟源来进行各系统的时钟同步，但这样会存在缺陷：恒温晶振具有长时间频率漂移，容易产生累积误差无法维持长时间的同步；而GPS/北斗在恶劣的施工环境下常会因为各种干扰而发生跳变，同步效果同样不太理想，因此需要结合各自优势设计同步时钟减小同步误差，确保系统稳定精确工作。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种基于物联网的食用菌栽培智能管理系统。

为了满足领域的需求和解决上述技术的不足，本实用新型提供了一种多通道主被动一体化雷达信号处理系统，其特征在于，包括第一发射天线、第一接收天线、第二发射天线、第二接收天线、第三发射天线、第三接收天线、第四发射天线、第四接收天线、第一多通道数字处理模块、第二多通道数字处理模块、FPGA处理器、GPS时钟模块、USB转换模块、USB接口、网络转换模块、网络接口、 PCIe转换模块、PCIe接口以及PC终端；

所述第一发射天线与所述第一多通道数字处理模块通过导线连接；所述第一接收天线与所述第一多通道数字处理模块通过导线连接；所述第二发射天线与所述第一多通道数字处理模块通过导线连接；所述第二接收天线与所述第一多通道数字处理模块通过导线连接；所述第三发射天线与所述第二多通道数字处理模块通过导线连接；所述第三接收天线与所述第二多通道数字处理模块通过导线连接；所述第四发射天线与所述第二多通道数字处理模块通过导线连接；所述第四接收天线与所述第二多通道数字处理模块通过导线连接；所述第一多通道数字处理模块与所述FPGA处理器通过导线连接；所述第二多通道数字处理模块与所述FPGA 处理器通过导线连接；所述GPS时钟模块与所述FPGA处理器通过导线连接；所述FPGA处理器与所述USB转换模块通过导线连接；所述USB接口与所述 PC终端通过导线连接；所述网络接口与所述PC终端通过导线连接；所述PCIe 接口与所述PC终端通过导线连接。

作为优选，所述第一发射天线用于发射第一雷达发射射频信号；所述第一接收天线用于接收第一雷达接收射频信号；所述第二发射天线用于发射第二雷达发射射频信号；所述第二接收天线用于接收第二雷达接收射频信号；所述第三发射天线用于发射第三雷达发射射频信号；所述第三接收天线用于接收第三雷达接收射频信号；所述第四发射天线用于发射第四雷达发射射频信号；所述第四接收天线用于接收第四雷达接收射频信号；

所述第一多通道数字处理模块根据所述FPGA处理器控制将第一发射基带信号通过采样、滤波、上变频、放大转换为第一雷达发射射频信号，根据所述FPGA 处理器控制将第二发射基带信号通过采样、滤波、上变频、放大转换为第二雷达发射射频信号，根据所述FPGA处理器控制将第一雷达射频接收信号通过放大、滤波、下变频、采样滤波转换为第一接收基带信号，根据所述FPGA处理器控制将第二雷达射频接收信号通过放大、滤波、下变频、采样滤波转换为第二接收基带信号；

所述第二多通道数字处理模块用于根据所述FPGA处理器控制将第三发射基带信号通过采样、滤波、上变频、放大转换为第三雷达发射射频信号，根据所述 FPGA处理器控制将第四发射基带信号通过采样、滤波、上变频、放大转换为第四雷达发射射频信号，根据所述FPGA处理器控制将第三雷达接收射频信号通过放大、滤波、下变频、采样滤波转换为第三接收基带信号，根据所述FPGA处理器控制将第四雷达接收射频信号通过放大、滤波、下变频、采样滤波转换为第四接收基带信号；所述GPS时钟模块根据GPS卫星授时时钟源来校准本实用新型的系统时钟进行数据传输；

所述FPGA处理器通过控制所述第一多通道数字处理模块得到第一接收基带信号以及第二接收基带信号，通过控制所述第二多通道数字处理模块得到第三接收基带信号以及第四接收基带信号，通过控制所述USB转换模块将第一接收基带信号、第二接收基带信号、第三接收基带信号以及第四接收基带信号转换为符合 USB传输协议的数据信号，转换后的数据信号通过所述USB接口传输至所述PC 终端，通过控制所述网络转换模块将第一接收基带信号、第二接收基带信号、第三接收基带信号以及第四接收基带信号转换为符合网络传输协议的数据信号，转换后的数据信号通过所述网络接口传输至所述PC终端，通过控制所述PCIe转换模块将第一接收基带信号、第二接收基带信号、第三接收基带信号以及第四接收基带信号转换为符合PCIe传输协议的数据信号，转换后的数据信号通过所述网络接口传输至所述PC终端；

所述PC终端将发射控制信号通过USB接口传输至所述USB转换模块并通过所述FPGA处理器控制进行数据转换，转换后的发射控制信号通过所述FPGA处理器数据分析为第一发射基带信号、第二发射基带信号、第三发射基带信号以第四发射基带信号，通过网络接口传输至所述网络转换模块并通过所述FPGA处理器控制进行数据转换，转换后的发射控制信号通过所述FPGA处理器数据分析为第一发射基带信号、第二发射基带信号、第三发射基带信号以第四发射基带信号，通过PCIe接口传输至所述PCIe转换模块并通过所述FPGA处理器控制进行数据转换，转换后的发射控制信号通过所述FPGA处理器数据分析为第一发射基带信号、第二发射基带信号、第三发射基带信号以第四发射基带信号。

本发明基于软件无线电思想的多通道主被动一体雷达系统具有如下优点：多通道射频采样板信号传输稳定、频率可变、工作带宽可变以及具有灵活的配置操作性能；系统宽带多模多通道收发一体，可用于主动与被动雷达，结构紧凑，小巧，可适应多种不同频带和协议的信号；系统参考时钟使用GPS授时校准，确保了系统模块间的时钟与信号的同步通信；系统模块间通过高速FMC接口相连具有高速、稳定以及良好的可移植性。

附图说明

图1：本实用新型的结构框图；

图2：USB3.0、万兆网与PCIE模块框图；

图3：多通道数字处理板工作流程图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请见图1，本实用新型提供的一种多通道主被动一体化雷达信号处理系统，其特征在于包括：所述第一发射天线与所述第一多通道数字处理模块通过导线连接；所述第一接收天线与所述第一多通道数字处理模块通过导线连接；所述第二发射天线与所述第一多通道数字处理模块通过导线连接；所述第二接收天线与所述第一多通道数字处理模块通过导线连接；所述第三发射天线与所述第二多通道数字处理模块通过导线连接；所述第三接收天线与所述第二多通道数字处理模块通过导线连接；所述第四发射天线与所述第二多通道数字处理模块通过导线连接；所述第四接收天线与所述第二多通道数字处理模块通过导线连接；所述第一多通道数字处理模块与所述FPGA处理器通过导线连接；所述第二多通道数字处理模块与所述FPGA处理器通过导线连接；所述GPS时钟模块与所述FPGA处理器通过导线连接；所述FPGA处理器与所述USB转换模块通过导线连接；所述USB接口与所述PC终端通过导线连接；所述网络接口与所述PC终端通过导线连接；所述PCIe接口与所述PC终端通过导线连接。

所述第一发射天线用于发射第一雷达发射射频信号；所述第一接收天线用于接收第一雷达接收射频信号；所述第二发射天线用于发射第二雷达发射射频信号；所述第二接收天线用于接收第二雷达接收射频信号；所述第三发射天线用于发射第三雷达发射射频信号；所述第三接收天线用于接收第三雷达接收射频信号；所述第四发射天线用于发射第四雷达发射射频信号；所述第四接收天线用于接收第四雷达接收射频信号；所述第一多通道数字处理模块根据所述FPGA处理器控制将第一发射基带信号通过采样、滤波、上变频、放大转换为第一雷达发射射频信号，根据所述FPGA处理器控制将第二发射基带信号通过采样、滤波、上变频、放大转换为第二雷达发射射频信号，根据所述FPGA处理器控制将第一雷达射频接收信号通过放大、滤波、下变频、采样滤波转换为第一接收基带信号，根据所述FPGA处理器控制将第二雷达射频接收信号通过放大、滤波、下变频、采样滤波转换为第二接收基带信号；所述第二多通道数字处理模块用于根据所述 FPGA处理器控制将第三发射基带信号通过采样、滤波、上变频、放大转换为第三雷达发射射频信号，根据所述FPGA处理器控制将第四发射基带信号通过采样、滤波、上变频、放大转换为第四雷达发射射频信号，根据所述FPGA处理器控制将第三雷达接收射频信号通过放大、滤波、下变频、采样滤波转换为第三接收基带信号，根据所述FPGA处理器控制将第四雷达接收射频信号通过放大、滤波、下变频、采样滤波转换为第四接收基带信号；所述GPS时钟模块根据GPS 卫星授时时钟源来校准本实用新型的系统时钟进行数据传输；所述FPGA处理器通过控制所述第一多通道数字处理模块得到第一接收基带信号以及第二接收基带信号，通过控制所述第二多通道数字处理模块得到第三接收基带信号以及第四接收基带信号，通过控制所述USB转换模块将第一接收基带信号、第二接收基带信号、第三接收基带信号以及第四接收基带信号转换为符合USB传输协议的数据信号，转换后的数据信号通过所述USB接口传输至所述PC终端，通过控制所述网络转换模块将第一接收基带信号、第二接收基带信号、第三接收基带信号以及第四接收基带信号进行转换为符合网络传输协议的数据信号，转换后的数据信号通过所述网络接口传输至所述PC终端，通过控制所述PCIe转换模块将第一接收基带信号、第二接收基带信号、第三接收基带信号以及第四接收基带信号转换为符合PCIe传输协议的数据信号，转换后的数据信号通过所述网络接口传输至所述PC终端；所述PC终端将发射控制信号通过USB接口传输至所述 USB转换模块并通过所述FPGA处理器控制进行数据转换，转换后发射控制信号通过所述FPGA处理器数据分析为第一发射基带信号、第二发射基带信号、第三发射基带信号以第四发射基带信号，通过网络接口传输至所述网络转换模块并通过所述FPGA处理器控制进行数据转换，转换后发射控制信号通过所述FPGA 处理器数据分析为第一发射基带信号、第二发射基带信号、第三发射基带信号以第四发射基带信号，通过PCIe接口传输至所述PCIe转换模块并通过所述FPGA 处理器控制进行数据转换，转换后发射控制信号通过所述FPGA处理器数据分析为第一发射基带信号、第二发射基带信号、第三发射基带信号以第四发射基带信号。

下面结合图1至图3 介绍本实用新型的实施例。所述第一多通道数字处理模块以及所述第二多通道数字处理模块均采用AD9371芯片；所述GPS时钟模块采用LEA-M8F模块；所述FPGA处理器采用Virtex-7芯片；所述USB转换模块采用CYUSB3014芯片；所述网口转换模块以及所述PCIe转换模块采用FPGA 内部逻辑资源实现；所述USB接口采用USB3.0接口；所述网络接口采用万兆网接口；所述PCIe接口采用PCIe X8接口；所述PC终端采用台式电脑。

本发明实施例具体过程为所述PC终端选择USB接口、网络接口、PCIe接口之一将所述第一多通道数字处理模块以及所述第二多通道数字处理模块工作模式传输至所述FPGA处理器，并将发射控制信号通过所述USB接口经过所述 USB转换模块传输至所述FPGA处理器，通过所述网络接口经过所述网络转换模块传输至所述FPGA处理器，通过所述PCIe接口经过所述PCIe转换模块传输至所述FPGA处理器；所述FPGA处理器将通过USB传来的发射信号分析为第一发射基带信号至第四发射基带信号，也可将通过万兆网传来的发射信号分析为第一发射基带信号至第四发射基带信号，也可将通过PCIe传来的发射信号分析为第一发射基带信号至第四发射基带信号；若所述第一多通道数字处理模块工作模式为发射模式，所述FPGA处理器通过控制所述第一多通道数字处理模块将第一发射基带信号以及第二发射基带信号通过采样、滤波、上变频、放大分别转换为第一发射雷达射频信号以及第二发射雷达射频信号，若所述第二多通道数字处理模块工作模式为发射模式，通过控制所述第二多通道数字处理模块将第三发射基带信号以及第四发射基带信号通过采样、滤波、上变频、放大分别转换为第三发射雷达射频信号以及第四发射雷达射频信号，第一发射雷达射频信号通过所述第一发射天线发射，第二发射雷达射频信号通过所述第二发射天线发射，第三发射雷达射频信号通过所述第三发射天线发射，第四发射雷达射频信号通过所述第四发射天线发射；若所述第一多通道数字处理模块工作模式为接收模式，第一接收天线将第一接收雷达射频信号传输至所述第一多通道数字处理模块，第二接收天线将第二接收雷达射频信号传输至所述第一多通道数字处理模块，所述FPGA 控制器通过控制所述第一多通道数字处理模块将第一接收雷达射频信号以及第二接收雷达射频信号通过放大、滤波、下变频、采样滤波分别转换为第一接收基带信号以及第二接收基带信号，第一接收基带信号以及第二接收基带信号通过所述FPGA处理器控制所述USB转换模块经转换传输至所述USB接口，再传输至所述PC终端，第一接收基带信号以及第二接收基带信号通过所述FPGA处理器控制所述网络转换模块经转换传输至所述网络接口，再传输至所述PC终端，第一接收基带信号以及第二接收基带信号通过所述FPGA处理器控制所述PCIe转换模块经转换传输至所述PCIe接口，再传输至所述PC终端；所述第二多通道数字处理模块工作模式为接收模式，第三接收天线将第三接收雷达射频信号传输至所述第二多通道数字处理模块，第四接收天线将第四接收雷达射频信号传输至所述第二多通道数字处理模块，所述FPGA控制器通过控制所述第二多通道数字处理模块将第三接收雷达射频信号以及第四接收雷达射频信号通过放大、滤波、下变频、采样滤波分别转换为第三接收基带信号以及第四接收基带信号，第三接收基带信号以及第四接收基带信号通过所述FPGA处理器控制所述USB转换模块经转换传输至所述USB接口，再传输至所述PC终端，第三接收基带信号以及第四接收基带信号通过所述FPGA处理器控制所述网络转换模块经转换传输至所述网络接口，再传输至所述PC终端，第三接收基带信号以及第四接收基带信号通过所述FPGA处理器控制所述PCIe转换模块经转换传输至所述PCIe接口，再传输至所述PC终端。

尽管本说明书较多地使用了本实用新型的技术方案为一种多通道主被动一体化雷达信号处理系统，其特征在于：包括第一发射天线、第一接收天线、第二发射天线、第二接收天线、第三发射天线、第三接收天线、第四发射天线、第四接收天线、第一多通道数字处理模块、第二多通道数字处理模块、FPGA处理器、 GPS时钟模块、USB转换模块、USB接口、网络转换模块、网络接口、PCIe转换模块、PCIe接口以及PC终端等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。