專利名稱：一種自適應(yīng)測高裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)測高裝置，屬雷達(dá)探測裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
米波雷達(dá)由于其波長較長，在反隱身、抗反輻射導(dǎo)彈等方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢，近年來受到世界各國的普遍重視，紛紛把發(fā)展米波雷達(dá)放到雷達(dá)探測系統(tǒng)的重要位置。但是米波雷達(dá)的波束較寬，地面反射后由于多徑效應(yīng)影響，導(dǎo)致目標(biāo)高度測量精度較低，如何提高米波雷達(dá)測高精度是雷達(dá)界要解決的難題之一。目前米波雷達(dá)采取的主要測高方法有波瓣分裂法、最大似然法和數(shù)字波束合成(DBF)法。在上述三種測高方法中，波瓣分裂法和最大似然法測高可以有效地解決低仰角區(qū)測高的問題，但是波瓣分裂法由于在中高仰角存在“分區(qū)模糊”的問題，基于波瓣分裂的米波雷達(dá)測高方法只能在低仰角范圍內(nèi)測高。最大似然法雖然適用角度范圍較廣，但是在天線波瓣分裂的低仰角區(qū)域精度較低，并且運(yùn)算量較大。數(shù)字波束合成(DBF)測高主要用在高空測高處理，雖然運(yùn)算量不大，但是中低空多徑效應(yīng)會對其測量精度造成較嚴(yán)重的影響。由此可見，研制一種能綜合利用各種測高方法的設(shè)備，用于提高米波雷達(dá)在整個(gè)空域的測高精度，是目前米波雷達(dá)測高領(lǐng)域亟須解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種采用測高信號處理板，能綜合利用各種測高方法，提高米波雷達(dá)在整個(gè)空域的測高精度，克服現(xiàn)有各種測高方法存在的不足，工作穩(wěn)定可靠，測高精度高，操作方便的自適應(yīng)測高裝置。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的的該自適應(yīng)測高裝置由UHF頻段天線陣、四合一 T/R組件、功分網(wǎng)絡(luò)、多路接收機(jī)、多路A/D采樣和數(shù)字下變頻器、光纖旋轉(zhuǎn)連接器、信號處理分機(jī)、恒虛警檢測板、測高信號處理板、DSP數(shù)字信號處理器、FPGA可編程邏輯器、高速鏈路口、DSP總線、FLASH閃存存儲器、 控制接口、測高處理算法組件、SD同步動態(tài)隨機(jī)存儲器、接口邏輯控制電路、數(shù)據(jù)預(yù)處理電路、雙口存儲器、三態(tài)緩沖器、FIFO緩存器構(gòu)成，其特征在于UHF頻段天線陣通過饋線連接四合一 T/R組件，四合一 T/R組件通過饋線連接功分網(wǎng)絡(luò)，功分網(wǎng)絡(luò)的行功分器分成七路分別連接多路接收機(jī)，多路接收機(jī)與多路A/D采樣和數(shù)字下變頻器連接，光纖旋轉(zhuǎn)連接器輸入端經(jīng)光纖連接多路A/D采樣和數(shù)字下變頻器，其輸出端經(jīng)光纖連接信號處理分機(jī)，信號處理分機(jī)通過高速總線與恒虛警檢測板連接，恒虛警檢測板通過高速總線連接測高信號處理板。所述的測高信號處理板由四塊DSP數(shù)字信號處理器、FPGA可編程邏輯器、高速鏈路口、DSP總線、FLASH閃存存儲器組成；四塊DSP數(shù)字信號處理器均由控制接口、測高處理算法組件、SD同步動態(tài)隨機(jī)存儲器組成；FPGA可編程邏輯器由接口邏輯控制電路、數(shù)據(jù)預(yù)處理電路、雙口存儲器、三態(tài)緩沖器；FIFO緩存器組成；FPGA可編程邏輯器通過DSP總線
3與DSP數(shù)字信號處理器的DSPO連接，DSPO通過高速鏈路口分別與DSP數(shù)字信號處理器的 DSP1、DSP2、DSP3連接，DSPO通過DSP總線與FPGA可編程邏輯器的FIFO緩存器連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于該自適應(yīng)測高裝置采用由FPGA可編程邏輯器和DSP數(shù)字信號處理器構(gòu)成的測高信號處理板，實(shí)現(xiàn)對低空目標(biāo)，采用波瓣分裂法和最大似然法聯(lián)合進(jìn)行處理；對中空目標(biāo)， 優(yōu)先采用最大似然法進(jìn)行處理；對高空目標(biāo)，優(yōu)先采用DBF數(shù)字波束測高法進(jìn)行處理。當(dāng)波瓣分裂法和DBF數(shù)字波束測高法計(jì)算結(jié)果無效時(shí)，可采用最大似然法的測高結(jié)果。經(jīng)實(shí)際使用檢驗(yàn)，大大減少了運(yùn)算量，降低了中低空多徑效應(yīng)對測高精度的影響，有效提高了米波雷達(dá)的測高精度。不僅保證了米波雷達(dá)在低、中、高仰角空域的測高精度，還擴(kuò)大了雷達(dá)的仰角測量范圍，操作方便，工作穩(wěn)定可靠，為低頻段三座標(biāo)雷達(dá)的研制在技術(shù)上提供了有力保障。


圖1為自適應(yīng)測高裝置的工作原理框圖；圖2為自適應(yīng)測高裝置的測高信號處理板的工作原理框圖；圖3為自適應(yīng)測高裝置的測高信號處理流程圖。圖中1、UHF頻段天線陣，2、四合一 T/R組件，3、功分網(wǎng)絡(luò)，4、多路接收機(jī)，5、多路 A/D采樣和數(shù)字下變頻器，6、光纖旋轉(zhuǎn)連接器，7、信號處理分機(jī)，8、恒虛警檢測板，9、測高信號處理板，10、DSP數(shù)字信號處理器，11、FPGA可編程邏輯器，12、高速鏈路口，13、DSP總線， 14、FLASH閃存存儲器，15、控制接口，16、測高處理算法組件，17、SD同步動態(tài)隨機(jī)存儲器， 18、接口邏輯控制電路，19、數(shù)據(jù)預(yù)處理電路，20、雙口存儲器，21、三態(tài)緩沖器，22、FIF0緩存
ο
具體實(shí)施例方式該自適應(yīng)測高裝置由UHF頻段天線陣1、四合一 T/R組件2、功分網(wǎng)絡(luò)3、多路接收機(jī)4、多路A/D采樣和數(shù)字下變頻器5、光纖旋轉(zhuǎn)連接器6、信號處理分機(jī)7、恒虛警檢測板8、 測高信號處理板9、DSP數(shù)字信號處理器10、FPGA可編程邏輯器11、高速鏈路12、DSP總線 13、FLASH閃存存儲器14、控制接15、測高處理算法組件16、SD同步動態(tài)隨機(jī)存儲器17、接口邏輯控制電路18、數(shù)據(jù)預(yù)處理電路19、雙口存儲器20、三態(tài)緩沖器21 ；FIFO緩存器22構(gòu)成(參見附圖1 2)。UHF頻段天線陣1通過饋線連接四合一 T/R組件2，四合一 T/R組件 2通過饋線連接功分網(wǎng)絡(luò)3，功分網(wǎng)絡(luò)3的行功分器分成七路分別連接多路接收機(jī)4，多路接收機(jī)4與多路A/D采樣和數(shù)字下變頻器5連接，光纖旋轉(zhuǎn)連接器6輸入端經(jīng)光纖連接多路A/D采樣和數(shù)字下變頻器5，其輸出端經(jīng)光纖連接信號處理分機(jī)7，信號處理分機(jī)7通過高速總線與恒虛警檢測板8連接，恒虛警檢測板8通過高速總線連接測高信號處理板9 (參見附圖1)。所述的測高信號處理板9由四塊DSP數(shù)字信號處理器10(即DSP0、DSPU DSP2、 DSP3)、FPGA可編程邏輯器11、高速鏈路口 12、DSP總線13、FLASH閃存存儲器14組成；DSP 數(shù)字信號處理器10由控制接口 15、測高處理算法組件16、SD同步動態(tài)隨機(jī)存儲器17組成； FPGA可編程邏輯器11由接口邏輯控制電路18、數(shù)據(jù)預(yù)處理電路19、雙口存儲器20、三態(tài)緩沖器21，F(xiàn)IFO緩存器22組成；FPGA可編程邏輯器11通過DSP總線13與DSP數(shù)字信號處理器10的DSPO連接，DSPO通過高速鏈路口 12分別與DSP數(shù)字信號處理器10的DSP1、DSP2、 DSP3連接，DSPO通過DSP總線13與FPGA可編程邏輯器11的FIFO緩存器22連接(參見附圖2)。所述的三態(tài)緩沖器21比常規(guī)緩沖器多一個(gè)選通輸入端，這個(gè)輸入端用E表示，當(dāng) E = 1時(shí)選通，其輸入直接送到輸出端；當(dāng)E = 0時(shí)，緩沖器被阻止，其輸出總是高阻態(tài)，斷開與總線的連接。FLASH閃存存儲器14，屬于EEPROM電擦除可編程只讀存儲器。高速總線是一種高速低壓差分串行線。該自適應(yīng)測高裝置的工作原理如下目標(biāo)反射回來的回波信號由21行X 16列UHF頻段天線陣1接收，再經(jīng)過84個(gè)四合一 T/R組件2內(nèi)的限幅器、低噪聲放大器和接收幅相控制電路處理；由功分網(wǎng)絡(luò)3的行功分器進(jìn)行幅度加權(quán)合成為二十一路行信號，再將相鄰三行進(jìn)行合成，形成七路子陣射頻回波信號，七路子陣信號進(jìn)入多路接收機(jī)4經(jīng)過混頻放大濾波后輸出7路30MHz中頻回波信號，7路30MHz中頻回波信號經(jīng)多路A/D采樣和數(shù)字下變頻5轉(zhuǎn)換為數(shù)字I、Q信號，再經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后通過光纖旋轉(zhuǎn)連接器6和光纖傳輸?shù)叫盘柼幚矸謾C(jī)7，在信號處理分機(jī)7中將光信號還原成電信號，再依次對多路信號進(jìn)行幅相校正、副瓣對消、脈沖壓縮、數(shù)字波束形成處理后，送入恒虛警檢測板8提取出目標(biāo)回波信號，目標(biāo)回波信號進(jìn)入測高信號處理板9進(jìn)行測高處理，最后，由測高信號處理板9中的FPGA可編程邏輯器11將高度處理結(jié)果送到外部接口電路進(jìn)行其他后續(xù)處理。測高信號處理板9的工作原理如下測高信號處理板9硬件主體架構(gòu)由四塊DSP數(shù)字信號處理器10 =DSPO, DSPU DSP2、DSP3和一塊FPGA可編程邏輯器11組成。FPGA可編程邏輯器11根據(jù)外部輸入的控制、觸發(fā)、時(shí)鐘信號產(chǎn)生測高信號處理板9內(nèi)部的工作時(shí)序和控制命令，同時(shí)接收由恒虛警檢測板8提取的7路目標(biāo)回波信號，對目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行以下預(yù)處理計(jì)算當(dāng)前雷達(dá)周期的目標(biāo)數(shù)，提取目標(biāo)距離單元并對每個(gè)距離單元的回波數(shù)據(jù)打包；將處理好的數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部雙口存儲器20 (RAM)中，同時(shí)FPGA可編程邏輯器11會向DSP數(shù)字信號處理器10的DSPO發(fā)送中斷信息，通知DSPO進(jìn)行回波數(shù)據(jù)和控制命令的接收，DSPO收到數(shù)據(jù)后按數(shù)據(jù)長度將目標(biāo)數(shù)據(jù)合理分配為4塊，將其中3塊通過高速鏈路口 12分別送給DSPl、DSP2、DSP3，4個(gè)DSP 數(shù)字信號處理器10同時(shí)進(jìn)行高度處理，DSPU DSP2、DSP3將處理的高度結(jié)果回送給DSP0， DSPO將高度結(jié)果排序后通過DSP總線13寫入FPGA可編程邏輯器11內(nèi)的FIFO緩存器22 中緩存，F(xiàn)PGA可編程邏輯器11根據(jù)系統(tǒng)工作時(shí)序?qū)⒏叨冉Y(jié)果送至終端顯示。測高處理流程如下測高處理時(shí)，信號處理分機(jī)7前端對七個(gè)通道分別進(jìn)行脈壓等處理，并完成目標(biāo)的檢測，給測高信號處理板9提供目標(biāo)的7路回波信號、天線波束仰角指向和系統(tǒng)工作模式等信息，進(jìn)行測高處理；根據(jù)波束指向信息和對目標(biāo)進(jìn)行DBF數(shù)字波束合成測高仰角估算得到的目標(biāo)大致仰角區(qū)間，再按以下處理方法進(jìn)行(1)如果目標(biāo)在低空，采用波瓣分裂法和最大似然法聯(lián)合進(jìn)行處理；(2)如果目標(biāo)在中空，優(yōu)先采用最大似然法進(jìn)行處理；(3)如果目標(biāo)在高空，優(yōu)先采用DBF法進(jìn)行處理；
(4)當(dāng)波瓣分裂法和DBF法計(jì)算結(jié)果無效時(shí)，采用最大似然法的高度結(jié)果。(5)針對不同的地形，將采用不同的超分辨處理方法。對良好的陣地，根據(jù)直達(dá)波的仰角可以計(jì)算多徑信號的仰角，從而構(gòu)造投影矩陣，只需進(jìn)行一維搜索，故采用最大似然 (ML)算法；而對復(fù)雜陣地，多徑信號的仰角不能直接計(jì)算，需要在直達(dá)波的仰角和多徑信號的仰角做兩維搜索，采用交替投影最大似然(ML-AP)算法計(jì)算。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)測高裝置，由UHF頻段天線陣(1)、四合一 T/R組件O)、功分網(wǎng)絡(luò)(3)、 多路接收機(jī)、多路A/D采樣和數(shù)字下變頻器(5)、光纖旋轉(zhuǎn)連接器(6)、信號處理分機(jī) (7)、恒虛警檢測板(8)、測高信號處理板(9)、DSP數(shù)字信號處理器(10)、FPGA可編程邏輯器(11)、高速鏈路口 (12)、DSP總線(13)、FLASH閃存存儲器(14)、控制接口 (15)、測高處理算法組件(16)、SD同步動態(tài)隨機(jī)存儲器(17)、接口邏輯控制電路(18)、數(shù)據(jù)預(yù)處理電路 (19)、雙口存儲器(20)、三態(tài)緩沖器(21) ；FIFO緩存器(22)構(gòu)成，其特征在于UHF頻段天線陣(1)通過饋線連接四合一 T/R組件0)，四合一 T/R組件(2)通過饋線連接功分網(wǎng)絡(luò) (3)，功分網(wǎng)絡(luò)(3)的行功分器分成七路分別連接多路接收機(jī)G)，多路接收機(jī)(4)與多路 A/D采樣和數(shù)字下變頻器( 連接，光纖旋轉(zhuǎn)連接器(6)輸入端經(jīng)光纖連接多路A/D采樣和數(shù)字下變頻器(5)，其輸出端經(jīng)光纖連接信號處理分機(jī)(7)，信號處理分機(jī)(7)通過高速總線與恒虛警檢測板(8)連接，恒虛警檢測板(8)通過高速總線連接測高信號處理板(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)測高裝置，其特征在于測高信號處理板(9)由四塊DSP數(shù)字信號處理器(10)DSP0、DSP1、DSP2、DSP3、FPGA可編程邏輯器(11)、高速鏈路口(U)、DSP總線(1 、FLASH閃存存儲器(14)組成；四塊DSP數(shù)字信號處理器(10)均由控制接口(1 、測高處理算法組件(16)、SD同步動態(tài)隨機(jī)存儲器(17)組成；FPGA可編程邏輯器(11)由接口邏輯控制電路(18)、數(shù)據(jù)預(yù)處理電路(19)、雙口存儲器(20)、三態(tài)緩沖器 (21)、FIFO緩存器02)組成；FPGA可編程邏輯器(11)通過DSP總線(13)與DSP數(shù)字信號處理器(10)的DSPO連接，DSPO通過高速鏈路口(12)分別與DSP數(shù)字信號處理器(10) 的DSP1、DSP2、DSP3連接，DSPO通過DSP總線(13)與FPGA可編程邏輯器(11)的FIFO緩存器0 連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)測高裝置，屬雷達(dá)探測裝置技術(shù)領(lǐng)域。它由四合一T/R組件、功分網(wǎng)絡(luò)、多路接收機(jī)、多路A/D采樣和數(shù)字下變頻器、光纖旋轉(zhuǎn)連接器、信號處理分機(jī)、恒虛警檢測板、測高信號處理板等構(gòu)成。四合一T/R組件通過功分網(wǎng)絡(luò)連接多路接收機(jī)、多路A/D采樣和數(shù)字下變頻器，再經(jīng)光纖連接信號處理分機(jī)，再經(jīng)高速總線連接恒虛警檢測板和測高信號處理板。該自適應(yīng)測高裝置能綜合應(yīng)用波瓣分裂、最大似然和數(shù)字波束合成測高法，擴(kuò)大了米波雷達(dá)的仰角測量范圍，且操作簡單，工作可靠。解決了現(xiàn)有米波雷達(dá)不能綜合利用波瓣分裂、最大似然和數(shù)字波束合成測高法的問題，為提高米波雷達(dá)在低、中、高仰角整個(gè)空域的測高精度提供了有力保障。
文檔編號G01S13/06GK102253380SQ201110075950
公開日2011年11月23日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者胡敏 申請人:荊州市南湖機(jī)械總廠