高速實時脈沖壓縮算法
【專利摘要】本發明公開了一種高速實時脈沖壓縮算法,讀取狀態字,選擇調頻信號、距離等參數;讀入調頻信號;整型數轉化成浮點數;快速傅立葉變換;FFT結果與對應參數的權做復數乘法;快速傅立葉變換;歸一運算,浮點數轉化成整型數;寫出脈壓后信號并存儲。本發明的高速實時脈沖壓縮算法,具有計算量小、脈沖壓縮高效快速等優點。
【專利說明】高速實時脈沖壓縮算法【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高速實時脈沖壓縮算法。
【背景技術】
[0002]雷達既要測距又要測速,在保證一定輸出信噪比的前提下,測量精度和分辨力對信號形式的要求是一致的。測距精度和距離分辨率,主要取決于信號的頻率結構,而測速精度和速度分辨力,則取決于信號的時間結構。為了提高測距精度和距離分辨力,要求信號具有大的帶寬;為了提高測速精度和速度分辨力,要求信號具有大的時寬。另外還要求信號具有大的能量。因而,為了提高雷達的目標發現能力,要求信號具有大的時寬、帶寬和能量。但是,在系統的發射和饋電設備峰值功率受限制的情況下,大的信號能量只能依靠加大信號的時寬來解決。
[0003]目前,常常采用頻率分析法進行脈沖壓縮,這種方法具有原理簡單、易于實現且調試測量方便等優點,是目前高頻地波雷達系統中的一種主要方法,但該方法在實際應用過程中存在有阻抗匹配困難、靈活度和穩定性差、脈壓效果不夠理想等問題。
【發明內容】
[0004]本發明是為避免上述已有技術中存在的不足之處,提供一種高速實時脈沖壓縮算法,以減少脈沖壓縮的計算量、提高脈沖壓縮的效率。
[0005]本發明為解決技術問題采用以下技術方案。
[0006]高速實時脈沖壓縮算法,包括以下步驟:
[0007]步驟1、讀取狀態字,選擇如下參數:調頻信號、距離、權系數、點數;
[0008]步驟2、讀入調頻信號;根據不同的雷達工作方式、脈沖重復周期長度各異處理的FFT運算的點數,調用不同而旋轉因子和權系數參加運算;
[0009]步驟3、整型數轉化成浮點數;
[0010]步驟4、快速傅立葉變換FFT ;
[0011]步驟5、FFT結果與對應參數的權做復數乘法;根據不同的雷達工作方式,調用不同而權系數進行點乘運算;
[0012]步驟6、快速傅立葉逆變換IFFT ;
[0013]步驟7、歸一運算,浮點數轉化成整型數;
[0014]步驟8、寫出脈壓后信號并存儲。
[0015]與已有技術相比,本發明有益效果體現在:
[0016]隨著數字電路技術的發展,數字信號處理得到了日益廣泛的應用,對模擬信號進行正交相干米樣,是模擬信號與數字信號之間最重要的接口之一。由于正交相干檢波同時保留了信號復包絡的全部信息。因而在雷達、通信等電子系統中得到了廣泛的應用。本系統采樣在工程中較大應用價值的Bessel插值法對模擬信號進行正交相干采樣,脈沖壓縮前以將信號相干處理。《帶通信號采樣中的Bessel插值法》一文中提出了一種高效的合成算法,8個周期的流水即能得到相干信號。
[0017] 本系統采用的是ADSP TS20XS處理器,在處理器允許的前提下采用并行指令來完成和實現相應的算法。將ADSP處理器算法中的循環部分展開。將FFT運算的前兩級蝶形運算從代碼主體中分離出來,使它們獨立操作,并進行優化,可以使FFT運算提高,優化后程序的運算時間只有優化前程序時間的約1/3。硬件完成模擬信號相干處理。利用ADSPTS20XS芯片大容量的片內存儲器,很快的遠算速度。2次FFT算法完成頻域脈沖壓縮處理。運算量小,高效快速。
[0018]本發明的檢測方法,工裝結構簡單且調整方便,具有運算量小、高效快速等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的高速實時脈沖壓縮算法的流程圖。
[0020]圖2為本發明的高速實時脈沖壓縮算法的頻域FFT法的原理圖。
[0021 ] 以下通過【具體實施方式】,并結合附圖對本發明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0022]在執行系統初始化程序時,要對系統的控制狀態寄存器、外部存儲器接口控制寄存器等進行參數設置,保證系統按要求正常工作。為提高系統效率,設置外部DMA讀數長度,通過DMA通道從外部空間將數據讀入片內RAM。讀入的定點數通過數形轉換為浮點數后進行FFT變換子程序,采用對應長度點數的基2FFT變換,對于反變換,可以直接得用前面的FFT算法實現,即先對輸入頻域序列作實部數據和虛部數據變換,然后進行FFT運算。最后除以FFT變換數據的個數,數據歸一。最后轉換回定點數后數據輸出。這種方法方便地實現信號的正傅立葉變換和傅立葉變換,而不需要進行位反轉操作,不僅節省了存儲空間,而且加快了運算速度。
[0023]如圖1所示,高速實時脈沖壓縮算法,包括以下步驟:
[0024]步驟1、讀取狀態字,選擇如下參數:調頻信號、距離、權系數、點數;
[0025]由于本系統是雷達信號處理分機的一部分,由于雷達工作要處理一個脈沖重復周期所需處理的距離、調頻方式的不同要調用不同權系數、點數的脈沖壓縮處理。脈壓運算前要預先調用這些參數。
[0026]大時寬帶寬信號的實現是通過脈沖壓縮濾波器實現的。這時雷達發射信號是載頻按一定規律變化的寬脈沖,即具有非線性相位譜的寬脈沖。然而,脈沖壓縮濾波器具有與發射信號變化規律相反的延遲頻率特性,即脈沖壓縮器的相頻特性應該與發射信號實現相位共軛匹配。所以,理想脈沖壓縮濾波器就是匹配濾波器。匹配濾波器的實現是通過對接收信號si(t)與匹配濾波響應h(t)求卷積得到的,即isjt)= sjt)#^)。
[0027]數字脈沖壓縮的實現方式有兩種。一是時域卷積法;二是頻域FFT法。
[0028]頻域脈沖壓縮先對輸入回波序列進行FFT變換,將離散輸入時間序列變換成離散譜,然后乘以匹配濾波器沖擊響應的離散譜,再用逆FFT還原成壓縮后的時間離散信號,如圖2所示。FFT變換的算式如下:
[0029]S (k) =FFT(s (η)) ;H(k) =FFT(h(η))(I)
[0030]y (n) =IFFT (S (k) X H (k)) =IFFT (FFT (s (η)) X FFT (h (η)))(2)[0031]其中,H(k)存放在信號處理器內部調用
[0032]步驟2、讀入調頻信號;根據不同的雷達工作方式、脈沖重復周期長度各異處理的FFT運算的點數,調用不同而旋轉因子和權系數參加運算;
[0033]步驟3、整型數轉化成浮點數;
[0034]處理系統內部采用36位自定義浮點數格式,能夠兼顧處理系統的系統占用和處理精度。數據輸入位定點數據格式,數據處理為標準32位浮點格式。
[0035]步驟4、快速傅立葉變換;
[0036]處理系統工作時,需要依次完成FFT運算、復數乘法運算與IFFT運算。在進行FFT和IFFT運算時,蝶形運算/乘法運算單元完成蝶形運算時,該單元完成乘法操作。
[0037]步驟5、FFT結果與對應參數的權做復數乘法;根據不同的雷達工作方式,調用不同而權系數進行點乘運算;
[0038]根據不同的雷達工作方式,調用不同而權系數進行點乘運算;
[0039]步驟6、快速傅立葉逆變換;
[0040]處理系統工作時,需要依次完成FFT運算、復數乘法運算與IFFT運算。在進行FFT和IFFT運算時(IFFT的運算為復數的實部與虛部對調做FFT運算),蝶形運算/乘法運算單元完成蝶形運算時,該單元完成乘法操作。
[0041]步驟7、歸一運算,浮點數轉化成整型數;
[0042]對復數的模歸一運算。則可以用運算的數上的模值來歸一化,即選中一個相位參考點,用相對位置和整個區間的比值或是整個區間的給定值作比值,得到一個歸一化的數據,比如類似于一個概率值0〈=ρ〈=1 ;
[0043]步驟8、寫出脈壓后信號并存儲。
【權利要求】
1.高速實時脈沖壓縮算法,其特征是,包括以下步驟: 步驟1、讀取狀態字,選擇如下參數:調頻信號、距離、權系數、點數; 步驟2、讀入調頻信號;根據不同的雷達工作方式、脈沖重復周期長度各異處理的FFT運算的點數,調用不同而旋轉因子和權系數參加運算; 步驟3、整型數轉化成浮點數; 步驟4、快速傅立葉變換; 步驟5、FFT結果與對應參數的權做復數乘法;根據不同的雷達工作方式,調用不同而權系數進行點乘運算; 步驟6、快速傅立葉逆變換; 步驟7、歸一運算,浮點數轉化成整型數; 步驟8、寫出脈壓后信號并存儲。
【文檔編號】G01S7/28GK103926567SQ201310011047
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月12日 優先權日:2013年1月12日
【發明者】陳勇 申請人:安徽博微長安電子有限公司