基于目标运动匹配的智能雷达的制作方法_2

文档序号:8281351阅读:来源:国知局
动匹配的智能雷达,全系统基于现代数字技术构建,功能实现数字化、软件化。采用直接数字基带正交合成技术实现任意波形产生,采用射频直采技术实现,对回波信号的数字接收与高速采集,信号产生与接收处理均在数字域完成,有效降低变频、滤波等模拟处理环节对信号质量的损害;
[0017]四、本发明的基于目标运动匹配的智能雷达,波形产生与接收处理方式可根据目标特性与试验场景任意设置调整,具有开放的功能特性,信息处理选用基于通用中央处理器或图形处理器的商用计算平台,高速并行处理能力强,编程开发通用便利,功能实现开放灵活。
【附图说明】
[0018]图1本发明基于目标运动匹配的智能雷达原理示意图。
[0019]图2本发明基于目标运动匹配的智能雷达的数字接收与高速采集分系统原理示意图。
[0020]图3本发明基于目标运动匹配的智能雷达的任意波形产生分系统原理示意图。
[0021]图4本发明基于目标运动匹配的智能雷达的自适应匹配滤波器组原理示意图。
[0022]图5本发明基于目标运动匹配的智能雷达的模型匹配控制分系统原理示意图。
【具体实施方式】
[0023]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的基于目标运动匹配的智能雷达其【具体实施方式】、步骤、结构、特征及其功效详细说明。
[0024]请参阅图1所示,是本发明基于目标运动匹配的智能雷达原理示意图。本发明基于目标运动匹配的智能雷达,优选包括发射机分系统1,任意波形产生分系统2,模型匹配控制分系统3,频率源分系统4,天馈线分系统5,数字接收与高速采集分系统6,综合信息处理分系统7,天线座与角伺服分系统8,跟踪控制分系统9,以及雷达外部的数据中心10。基于运动目标匹配的智能雷达工作时,信号传递方向如图1所示,发射机分系统I在任意波形产生分系统2和跟踪控制分系统9信号的作用下发射初始射频波,同时将发射的初始射频波信号传递给天馈线分系统5 ;天馈线分系统5接收运动目标反射的回波信号并将回波信号传递给数字接收与高速采集分系统6 ;数字接收与高速采集分系统6分别结合来自任意波形产生分系统2、频率源分系统4、天馈线分系统6、跟踪控制分系统9的信号对来自天馈线分系统5的回波信号进行高速的模数转换和预处理后传递至综合信息处理分系统7 ;综合信息处理分系统7实时结合数字接收与高速采集分系统6、天线座与角伺服分系统8传递的信号并通过与模型匹配控制分系统3往复的信息传递完成回波的目标检测、信号参数估计、目标运动参数估计及轨迹外推等功能并将相关信息传递给跟踪控制分系统9和雷达外部的数据中心10 ;模型匹配控制分系统3根据综合信息处理分系统7传递的信息选择最佳适配的模型并将模型参数反馈给任意波形产生分系统2和综合信息处理分系统7 ;任意波形产生分系统2接收来自模型匹配控制分系统3、频率源分系统4、跟踪控制分系统9的信号调整发射波的参数传递给发射机分系统1,发射机分系统I根据调整后的信息发射射频波;天线座与角伺服分系统8根据跟踪控制分系统的信号调整并将调整信号传递给天馈线分系统5改变其角度且接收其反馈信息并将调整信号及反馈信息传递至跟踪控制分系统9和综合信息处理分系统7 ;以上信号传递根据目标的运动适时调整,完成运动目标的跟踪测量。
[0025]请参阅图2所示,是本发明基于目标运动匹配的智能雷达的数字接收与高速采集分系统原理示意图。所述数字接收与高速采集分系统6优选包括射频前端模块61,对来自天馈线分系统5的目标回波信号进行射频接收;高速采集模块62,接收采样时钟信号及来自射频前端模块61的射频信号并进行模数转换和预处理;正交调解模块63,对高速采集模块62传递的数字信号进行正交调解后通过第一光纤传输模块64发送给综合信息处理分系统7进行实时信号处理;第一光纤传输模块64,接收正交调解模块63输出的信号并传送至综合信息处理分系统7 ;固态存储控制模块65,接收并控制正交调解模块63输出的信号传送至固态存储卡模块66缓存,控制固态存储卡模块66内的信号读出至第二光纤传输模块传输;固态存储卡模块66,缓存固态存储控制模块65传递的信号并通过第二光纤传输模块67传送至高速数据存储工作站68 ;第二光纤传输模块67,接收固态存储卡模块66传递的信号并传送至高速数据存储工作站68 ;高速数据存储工作站68,接收第二光纤传送模块67传递的信号并存储记录;控制模块69,为高速采集模块62提供同步信号、辅助信息和相关控制信息。优选的数字接收与高速采集分系统6各模块通过高速背板互联进行数据与控制信息交换。数字接收与高速采集分系统6主要完成目标回波信号的射频接收、高速采集、实时分发与存储记录。
[0026]请参阅图3所示,是本发明基于目标运动匹配的智能雷达的任意波形产生分系统原理示意图。所述任意波形产生分系统2包括以下模块:闪存(FLASH)固态存储模块21,存储用户自定义的波形数字基带信号;静态随机存储器(SRAM)高速缓存模块22,缓存用户自定义的波形数字基带;标准波形发生模块23,产生有标准定义的发射波形数字基带;现场可编程门阵列(FPGA)控制模块24,根据控制信号控制标准波形发生模块23产生有标准定义的发射波形数字基带或根据控制信号于工作前将存储于闪存固态存储模块21的用户自定义的波形数字基带信号缓存于静态随机存储器高速缓存模块22,工作时根据控制信号和同步信号读出用户自定义的波形数字基带信号,将数字基带合成高速正交的两路数据流输送到高速数模转换模块25 ;高速数模转换模块25,对高速正交数据流进行数字正交调制并进行数模转换成所设发射波形的中频信号;调理与输出模块26,对发射波形的中频信号进行调整、滤波、输出;上变频模块27,频谱搬移至发射频率后传送给发射机分系统I。即波形数字基带有两种方式产生:一是现场可编程门阵列控制模块24根据控制信号中给定的输出频率、带宽、脉宽、调制方式、脉冲重复周期等信息,控制标准波形发生模块23生产有标准定义的发射波形数字基带;二是用户自定义的波形数字基带信号存储于闪存固态存储模块21中,工作前现场可编程门阵列控制模块24根据控制信号,将给定波形的数字基带存入静态随机存储器高速缓存模块22中,工作时现场可编程门阵列控制模块24根据控制信号和同步信号读出静态随机存储器高速缓存模块22中的数字基带。数字基带在现场可编程门阵列控制模块24内合成两路正交数据流送到高速数模转换模块25产生发射波形的中频信号,再经调理与输出模块26完成信号调理、滤波,送上变频模块27频谱搬移至发射频率后传送给发射机分系统。
[0027]优选的,综合信息处理分系统7包括以下模块:目标回波检测与信号参数估计模块71,包括匹配滤波器组711,将经数字接收与高速采集分系统6接收处理的目标回波信号,分发为并行多路数据送入到该模块的匹配滤波器组711,匹配滤波器组711根据模型匹配控制分系统3的控制信息,选择当前最优滤波器,将该滤波器模型参数输出至目标运动参数测量与信息传递模块72 ;
[0028]目标运动参数测量与信息传递模块72,在模型匹配控制分系统3给定的目标运动模型约束下,根据预先建立的目标回波模型参数与目标参数的映射模型,计算目标的运动参数,将所述运动参数分别传递至模型匹配控制分系统3、跟踪控制分系统9及雷达外部数据中心10。目标运动参数测量与信息传递模块72运用测距、测速和测角信号以及目标运动匹配模型,通过目标运动特性约束设计专用窄带滤波器来获得目标当前时刻的轨迹参数,并将目标运动参数测量处理结果,分成三路信息传递,第一路传递至模型匹配控制分系统3的模型匹配库32用于模型库内的模型匹配;第二路通过目标运动参数测量与信息传递模块72预测和测元反算,完成测距、测速和测角误差提取,反馈给跟踪控制分系统9,用于目标跟踪回路闭合与全机定时控制;第三路信息用于距离、速度、角度数据以及目标轨迹的输出。
[0029]请参阅图4所示,是本发明基于目标运动匹配的智能雷达的自适应匹配滤波器组原理示意图。匹配滤波器组711根据模型匹配控制分系统3的控制信息,设置每个滤波器的模型参数,经多维参数多路并行处理后,搜索最大输出信噪比:argmaX{yn(t) [ η =
1,2,……N},确定输出最大信噪比的滤波器i以及其设置的信号模型参数%。该滤波器i是按照输出信噪
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