[发明专利]一种基于国产化FPGA芯片的波束形成方法

说明书

本发明涉及工业芯片技术领域，特别涉及一种基于国产化FPGA芯片的波束形成方法，基带数据读入后，首先经过解包处理，保存至FPGA内的分布式存储器中；每个分布式存储器保存M个通道的基带数据，FPGA中共设有N个分布式存储器，FPGA单元同时进行多个通道的波束形成运算；波束形成按近、远场运算：S米以内实时计算每个通道的相移系数；S米至满量程，相移系数采用FPGA内部存储方式。本发明的设计方法在满足国产化替代基础上，兼具有处理速度快、抗噪声能力强等优点。

技术领域

本发明涉及工业芯片技术领域，特别涉及一种基于国产化FPGA芯片的波束形成方法。

背景技术

JFM7K325T900，是一款国内自主开发的高性能FPGA芯片，该芯片可广泛用于军用雷达信号处理，声纳信号处理，水面、水下兵器信号处理，各种火控系统，各种导弹精确制导系统，卫星载荷信号处理，军用软件无线电等系统中。其处理性能不弱于Xilinx的XC7K325TFCBGA900，非常适合作为声纳信号采集板核心处理器的国产化替代芯片。

多波束系统由于数据率高，作用距离远，且具有波束窄，抗干扰能力强的优点，在阵列信号处理如水声、雷达通信系统中有着广泛的应用。通过数字波束形成(DBF)实现的多波束形成系统，有着可同时产生多个独立可控波束而不损失信噪比、波束特性；由权矢量控制，有着较好的校正和低副瓣能力等优点。因而可以通过数字信号处理的方法，对阵列信号进行处理，以获得波束的优良性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开一种基于国产化FPGA芯片的波束形成方法，本发明的设计方法在满足国产化替代基础上，兼具有处理速度快、抗噪声能力强等优点。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于国产化FPGA芯片的波束形成方法，包括：

基带数据读入后，首先经过解包处理，保存至FPGA内的分布式存储器中；每个分布式存储器保存M个通道的基带数据，FPGA中共设有N个分布式存储器，FPGA单元同时进行多个通道的波束形成运算；

波束形成按近、远场运算：

S米以内实时计算每个通道的相移系数；

S米至满量程，相移系数采用FPGA内部存储方式。

优选的，远场的所述相移系数采用FPGA内部存储器存储方式，使用N个BLOCKRAM进行存储；对于进场目标，逐点计算相移系数。

优选的，所述逐点计算相移系数的过程具体包括：

假设A点为波束成像点，B点为阵元点，BX对应于当前使用的通道，d为焦面离线阵的距离，A点坐标Ax＝sinθ，Ay＝cosθ，d对应于当前处理的行数，则波束点到各阵元的距离，能够由计算得出。

优选的，每次距离求解消耗两次三角运算、两次加减法运算、两次平方运算以及一次开方运算，求出波束点到给阵元的长度后，进而计算与参考点之间的长度差值，最后通过查找表或CORDIC算法分别计算出正弦相移和余弦相移系数。

优选的，M1个通道复用一个MAC单元，MAC运算速度为V，经过并行加法器运算后输出波束数据的实部，输出速率为Vs；波束虚部计算与实部计算相同，实、虚部求模后形成16位定点波束数据，每计算一个波束数据即以DMA方式传至DSP的DDR中。

本发明具有以下有益效果：

JFM7K325T900属于高性能FPGA，具有现场可编程特性。用于实现输入输出接口、通用数字逻辑、存储器、数字信号处理、时钟管理等多种功能。包含可配置逻辑资源(CLB)、数字信号处理资源(DSP)、块存储器资源(BRAM)、SERDES资源等，非常适合应用于声纳信号处理；该设计在满足国产化替代基础上，兼具有处理速度快、抗噪声能力强等优点。

附图说明