[发明专利]一种基于FPGA的动目标雷达散射截面测量方法

说明书

本发明属于无线电测量技术领域，具体的说是涉及一种基于FPGA的动目标雷达散射截面测量方法。本发明提出了一种基于FPGA的动目标雷达散射截面高精度测量的实现方法，在距离域对传统的频域脉冲压缩硬件结构进行改进，提出一种基于缓存的频域脉冲压缩硬件结构，只使用一个乘法器就可以实现背景技术中所述的理论方法，同时在多普勒域提出一种动目标检测与chirp‑z变换结合的新的硬件结构。本发明模块结构清晰，IP核复用度高，硬件结构简单，测量精度高，处理速度快，系统实时性高，系统功耗较低。

技术领域

本发明属于无线电测量技术领域，具体的说是涉及一种基于FPGA的动目标雷达散射截面测量方法。

背景技术

随着雷达应用技术的发展，雷达目标特性测量的应用变得越来越重要。雷达散射截面(RCS)作为定量表征目标对雷达散射特性的物理量，是衡量目标雷达散射特性的重要参数，因此，雷达目标的雷达散射截面测量在无线电测量领域起着重要作用。

在诸如车辆等大型目标的雷达散射截面测量方面，Zhulin Zong等人在《HighAccuracy Measurement of Vehicle RCS Using Range-Doppler Matching Method》提出了一种在地面杂波背景下进行高精度雷达散射截面测量的方法，能够有效减少时频域能量起伏，降低背景杂波对雷达散射截面测量的影响。本发明是在该文章的理论基础上，提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的实现方法。上述文章所提出的方法要求在频域脉冲压缩处理过程中，将多个具有时移的匹配函数与回波数据相乘，若使用传统的频域脉冲压缩硬件结构，每增加一个具有时移的匹配函数，在提高测量精度的同时也会耗费FPGA更多的乘法器资源和存储资源；在多普勒域处理中，因为采用了与chirp-z变换结合的多普勒滤波器组，所以要在传统动目标检测处理后加入chirp-z变换处理，会使得处理时间延长，为了满足雷达数据处理的实时性，需要保证在一个相参处理周期内处理完成。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出了一种基于FPGA的动目标雷达散射截面高精度测量的实现方法，在距离域对传统的频域脉冲压缩硬件结构进行改进，提出一种基于缓存的频域脉冲压缩硬件结构，只使用一个乘法器就可以实现背景技术中所述的理论方法，同时在多普勒域提出一种动目标检测与chirp-z变换结合的新的硬件结构。本发明模块结构清晰，IP核复用度高，硬件结构简单，测量精度高，处理速度快，系统实时性高，系统功耗较低。

本发明的技术方案是：

雷达向待测动目标发射线性调频信号s(t)，s(t)表示为如下公式1：

其中，T_p为脉冲宽度，f_c为载波频率，K为调频率(B为信号的带宽)，采样频率为f_s(f_s≥1.2B)，表示为如下公式2：

一个相参处理周期重复发送的脉冲数目为M，脉冲重复周期(PRT)为T，待测动目标的最大尺寸为D，将雷达和待测动目标布置在一个中间无遮挡的外场环境，雷达和待测动目标之间的距离至少为雷达远场测试条件R_min(R_min≥2f_cD²/c,c为光速)，最大为雷达最大不模糊距离R_max(R_max＝(T-T_p)×c/2,c为光速)，待测动目标在雷达波束范围内以速度v背向雷达运动。如图1所示，FPGA信号处理部分主要包括频域脉冲压缩模块，恒虚警检测模块，取模模块，求最大值模块，乒乓转置缓存模块，动目标检测(MTD)模块和chirp-z变换模块。具体包括如下步骤：