[发明专利]一种基于FPGA和DSP的中频LFM-PD雷达信号实时处理系统及处理方法

权利要求书

1.一种基于FPGA和DSP的中频LFM-PD雷达信号实时处理系统，其特征在于包括：FPGA(13)和DSP(20)，其中FPGA(13)包括中频采样模块(3)、数字下变频模块(4)、脉冲压缩模块(12)，中频采样模块(3)由A/D模块(1)和A/D采样控制模块(2)组成；DSP(20)包括相参积累模块(14)、运动补偿模块(15)和恒虚警检测(CFAR)模块(19)；中频雷达信号进入FPGA(13)的中频采样模块(3)中，由A/D采样控制模块(2)控制A/D模块(1)的直接中频采样得到数字中频信号；数字中频信号进入数字下变频模块(4)，进行数字下变频，得到了I、Q两路信号；I、Q两路信号进入脉冲压缩模块(12)进行脉冲压缩处理；脉冲压缩处理后的信号进入DSP相参积累模块(14)中进行FFT，得到相参积累结果；相参积累后的信号进入运动补偿模块(15)，通过运动补偿算法计算出需要做出的运动补偿量，将得出的参数反馈给FPGA(13)的采样控制模块(2)调整波门信号时序；最后相参积累后的信号进入恒虚警检测(CFAR)模块(19)检测，判断是否存在目标。

2.根据权利要求1所述基于FPGA和DSP的中频LFM-PD雷达信号实时处理系统，其特征在于：所述脉冲压缩模块(12)包括匹配系数产生模块(5)、FFT模块(6)、复乘模块(10)和IFFT模块(11)；I、Q信号先进入FFT模块(6)做FFT运算，匹配系数产生模块(5)同时产生与I、Q信号匹配的系数，对产生后的系数做FFT运算，两次FFT得出的结果进入复乘模块(10)进行复乘运算后，进入IFFT模块(11)进行IFFT运算，IFFT运算后的结果即为脉冲压缩处理后的结果。

3.根据权利要求1所述基于FPGA和DSP的中频LFM-PD雷达信号实时处理系统，其特征在于：所述运动补偿模块采用包络时延补偿算法，所述包络时延补偿算法通过上一帧数据计算出的目标速度结果来计算出下一帧数据所需要做出的运动补偿量，然后反馈至采样控制模块(2)，采样控制模块(2)根据包络时延补偿算法反馈的参数调整波门信号的时序。

4.根据权利要求1所述基于FPGA和DSP的中频LFM-PD雷达信号实时处理系统，其特征在于：所述恒虚警检测模块(19)包括滑窗模块(16)、检测门限计算模块(17)和信号检测模块(18)；相参积累后的信号先进入滑窗模块(16)，经由滑窗模块(16)筛选出检测单元、保护单元和参考单元，所述检测单位指要检测的区域，保护单位是与检测单元左右相邻的单元，参考单元是检测单元左右两边的单元，然后经由检测门限计算模块(17)计算出所需的检测门限，最后由信号检测模块(18)判定检测单元中是否存在目标。

5.一种基于FPGA和DSP的中频LFM-PD雷达信号实时处理方法，其特征在于实现步骤如下：

步骤1：通过中频采样模块(3)将模拟的中频LFM-PD雷达信号离散化，对中频LFM-PD雷达信号进行中频正交采样；

步骤2：采样得到的数字信号通过数字下变频模块(4)进行数字下变频，得到I路信号和Q路信号；

步骤3：I路信号和Q路信号通过FPGA(13)中的脉冲压缩模块(12)，由FFT模块(6)先对信号做FFT运算，匹配系数产生模块(5)生成与信号匹配的系数，FFT模块(6)再对与信号匹配的系数做FFT运算，两次FFT运算的结果进入复乘模块(10)复乘，复乘后的结果进入IFFT模块(11)进行IFFT运算，完成脉冲压缩；

步骤4：利用DSP(20)的相参积累模块(14)对脉冲压缩后的信号进行FFT运算，完成相参积累；

步骤5：利用DSP(20)对相参积累后的结果进行运动补偿计算，并将计算得到的参数反馈给FPGA(13)的采样控制模块(2)，完成对雷达信号的运动补偿；

步骤6：利用DSP(20)中的恒虚警检测(CFAR)模块(19)对相参积累后的结果进行恒虚警检测(CFAR)，相参积累后的信号先进入滑窗模块(16)，经由滑窗模块(16)筛选出检测单元、保护单元和参考单元，然后经由检测门限计算模块(17)计算出所需的检测门限，最后由信号检测模块(18)判定检测单元中是否存在目标。