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基于BLACKFIN532,非相參單脈沖雷達信号源如何實作? 雷達信号源作為一種重要的輔助電子裝置,用來産生驗證信号處理

作者:關筱曉

基于BLACKFIN 532,非相參單脈沖雷達信号源如何實作?

雷達信号源作為一種重要的輔助電子裝置,用來産生驗證信号處理機算法所需的回波信号。

正常信号源往往采用單純的回波存儲後回放的方式,無法和雷達伺服信号相聯系,當雷達回波模式較多時,需要較大的存儲空間,且資料類型死闆。

随着雷達系統複雜度和軟體複雜度的提高,迫切需要雷達信号源由隻具有簡單的資料回放功能,提高到回波資料和雷達工作狀态模拟要根據雷達的工作狀态互動。

回波信号模拟出距離資訊,回波信号模拟出起伏特性,回波信号運動軌迹表述。

隻具有單純目标回放功能,無法使回波輸出動态和準确地描述出雷達系統在外場實驗工作時的狀态。

在信号源中加入回報控制系統,使雷達工作狀态與信号資訊相關聯,進而能夠較逼真地反映出雷達的工作狀态和回波資料,進而使得處理機軟體調試效果能夠逼近雷達整機聯調的外場效果。

首先信号源的回波特性資訊由計算機通過序列槽提供,信号源能夠産生兩路回波信号輸出,并且信号源模拟雷達伺服電機位置信号給處理機。

處理機對電機控制信号、同步信号、處理機工作狀态信号回報給信号源。

信号源通過序列槽和計算機相連,由上位機軟體産生回波特性控制字,然後 BLACKFIN 532根據控制字産生信号,系統框圖如圖1所示。

該信号源工作過程為首先通過上位機軟體裝入雷達回波的目标個數,運動軌迹,目标起伏特性等資訊。

然後DSP根據裝訂特性資訊産生目标回波信号裝入SDRAM中,并且以電機位置信号電機控制信号,同步信号為回報參數更新下次工作的目标回波信号。

其中增益和運動軌迹信号,都是通過DSP根據回報參數運算來産生的。

具體電路實作框圖如圖2 所示。

考慮該信号源回波動态特性,該系統以ADIBLACKFIN 532和EP2C5為核心構成,利用DSP對資料處理的高速性和靈活性,來動态地産生回波信号存入SDRAM中。

利用FPGA的靈活性來處理各種控制信号,并且回報給DSP使之輸出特定的回波信号。

和路電路子產品的是由DSP通過SPI口控制程控放大器AD603産生幅度可控的和路信号。

該電路由AD603、數字電阻器AD8402組成。

其實質是可由數字信号控制阻值的電阻器,本設計應用其可控阻值的性質實作可控電壓,進而實作增益控制。

差電路子產品是由用DSP通過8位資料線向DAC0832 輸入幅度信号,DACO832 将其進行D/A變換将變換後的信号傳送給 AD826 通過滑動變阻器進行控制,實作零點和增益的控制,輸出極性正負信号。

正常信号源無法模拟出方位和回波的關系,是因為沒有回報輸入雷達天線位置資訊,是以利用雷達天線位置資訊來模拟目标的方位資訊。

例如雷達天線不斷地從左到右再從右到左運動,天線從左邊45運動到右邊45,時間是1s,同步脈沖T的周期是1ms,是以電機運動一周的過程中發了1000個同步脈沖。

1個同步脈沖代表電機運動了0.09,在裝訂界面上設定好目标的角度後,可以根據這個角度計算同步脈沖的個數,在DSP中每過1 ms進入一次中斷,讀取電機的位置也就是位于哪個同步脈沖,當讀到的資料和計算得到的同步脈沖數相同的時候,就發送指令給FPGA控制延時脈沖的發送。

處理機接收到回波脈沖後,計算回波脈沖位于多少個同步脈沖,與 0.09相乘就可以得到目标的角度位置。

這裡主要實作的軌迹為直線、圓弧、圓形軌迹,模拟時主要考慮目标的幅度和速度及其軌迹方程。

直線模式為R的變換為按照距離單元不斷遞增、然後遞減。

弧形工作模式目标不斷地從天線運動範圍的最左運動到最右,再從最右運動到最左,并且目标到雷達的距離是不變的,如圖3所示。

假設目标的距離R為6000 m,根據達方程計算出目标的幅度,目标的運動速度V為50 /s每過同步脈沖T間隔1ms,DSP 進入一次定時器中斷進行方位軌迹計算。

為了驗證明際信号源效果,将和路通道的回波通過 NI的采集卡采集下來,然後用 MATLAB軟體進行處理,采集時利用同步脈沖作為觸發信号,采集到的資料是三維的有相對于同步脈沖的位置和幅度及其方位角度。

因為大多數的距離位置都是0,隻有少數位置有脈沖,将脈沖的位置提取出來。

這些位置資訊包括了目标的角度和距離延時,坐标系的兩維分别為目标的角度和距離延時畫出回波的軌迹,如圖6 所示。

經過實際測試,該種方法和思路實作的非相參信号源具有較為真實的模拟雷達外場工作時回波的能力。

基于BLACKFIN532,非相參單脈沖雷達信号源如何實作? 雷達信号源作為一種重要的輔助電子裝置,用來産生驗證信号處理
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