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    重庆时时彩1940倍率: 基于交替码调制的ISR信号处理系统.pdf

    关 键 词:
    基于 交替 调制 ISR 信号 处理 系统
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110092743.2

    申请日:

    2011.04.14

    公开号:

    CN102253372A

    公开日:

    2011.11.23

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01S 7/32申请日:20110414|||公开
    IPC分类号: G01S7/32 主分类号: G01S7/32
    申请人: 西安电子科技大学
    发明人: 姬红兵; 李林; 杜鑫; 赵博
    地址: 710071 陕西省西安市太白南路2号
    优先权:
    专利代理机构: 陕西电子工业专利中心 61205 代理人: 王品华;朱红星
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110092743.2

    授权公告号:

    102253372B||||||

    法律状态公告日:

    2013.11.06|||2012.01.04|||2011.11.23

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种基于交替码调制的非相干散射雷达ISR信号处理系统,主要解决传统雷达信号处理系统不能处理回波数据量大、信噪比低且目标为软目标的电离层散射信号的问题。该系统主要由DSP???、FPGA??楹偷缭茨?楣钩?。其中,针对交替码调制,DSP??橹饕瓿尚藕诺穆瞬?、计算自相关函数、积累自相关和计算信号功率谱,得到电离层等离子体的自相关函数和功率谱估计结果;FPGA??橛糜诖聿问托藕攀莸慕邮沼氪?,并对信号数据进行数字下变频;电源??橛糜谖狥PGA??楹虳SP??樘峁┧璧墓ぷ鞯缪?。本发明具有稳定性高、处理速度快、数据吞吐能力强和易于硬件实现的优点,可用于非相干散射雷达信号处理机,并进行电离层探测和参数估计。

    权利要求书

    1.一种基于交替码调制的ISR信号处理系统,其特征在于包括:
    FPGA???,用于接收外部输入的处理参数和数据信号,对接收的数据进行数字下变
    频,将处理参数和数字下变频结果发送给第一个DSP芯片,并为DSP提供基准时钟;
    DSP???,包括三个DSP芯片,这三个DSP芯片之间通过以DMA方式传输数据的
    链路口连接,且第一芯片DSP1通过21位地址总线和32位数据总线与FPGA??橄嗔?;
    第一芯片DSP1用于接收FPGA传送的处理参数和数据并对接收的数据进行滤波,第二芯
    片DSP2用于计算滤波结果的自相关函数和积累自相关结果,第三芯片DSP3用于对积累
    的自相关结果用模糊函数修正并计算回波信号的功率谱,最终将累积的自相关结果和功率
    谱结果以UDP包的形式输出;
    电源???,用于为FPGA和DSP提供所需的工作电压。
    2.根据权利要求1所述的ISR信号处理系统,其特征在于:第一芯片DSP1包括:
    数字下变频处理子???,用于接收FPGA传送的处理参数和数字下变频结果,将处
    理参数通过链路口以DMA方式发送给第二芯片DSP2,并根据处理参数计算出传送数字
    下变频结果的个数,将这些个数的数字下变频的结果传送到滤波子???;
    滤波子???,用于对FPGA输入的数字下变频结果进行滤波处理,并将滤波结果通
    过链路口以DMA方式发送给第二芯片DSP2。
    3.根据权利要求1所述的ISR信号处理系统,其特征在于:第二芯片DSP2包括:
    滤波结果处理子???,用于接收第一芯片DSP1传送的处理参数和滤波结果,将处理
    参数通过链路口以DMA方式发送给第三芯片DSP3,并根据处理参数计算出传送滤波结
    果的个数,将这些个数的滤波结果传送到自相关函数计算子???;
    自相关函数计算子???,用于计算滤波结果的自相关函数,以及对自相关函数进行符
    号修正,并将符号修正后的自相关函数结果传送到多周期累积子???;
    多周期累积子???,用于累积不同周期间符号修正后的自相关函数,并将最终积累的
    自相关函数结果通过链路口以DMA方式发送给第三芯片DSP3。
    4.根据权利要求1所述的ISR信号处理系统,其特征在于:第三芯片DSP3包括:
    自相关函数处理子???,用于接收第二芯片DSP2传送的处理参数和积累的自相关函
    数结果,并根据处理参数通过查表法进行模糊函数值选取,将积累的自相关函数结果和选
    取的模糊函数值传送到模糊函数修正子???;
    模糊函数修正子???,利用选取的模糊函数修正积累的自相关函数结果,得到电离层
    等离子体的自相关函数,并将最终的自相关函数传送到功率谱计算子???;
    功率谱计算子???,对最终的自相关函数进行FFT并取模值,得到电离层等离子体
    的功率谱估计结果,并将最终的自相关结果和功率谱结果以UDP包的形式输出。
    5.一种利用权利要求1所述的系统进行ISR信号处理的方法,包括:
    (1)处理参数传输步骤,FPGA??榻邮胀獠渴淙氲拇聿问?,并将处理参数发送给
    第一芯片DSP1,第一芯片DSP1从FPGA??榛袢〈聿问?,将处理参数通过链路口
    以DMA方式传送给第二芯片DSP2,第二芯片DSP2再将处理参数通过链路口以DMA
    方式传送给第三芯片DSP3,3片DSP接收处理参数后,根据处理参数分别计算出传送数
    字下变频结果的个数、传送滤波结果的个数;
    (2)数字下变频步骤,FPGA??榻邮胀獠渴淙氲氖菪藕?,并对接收的数据信号进
    行数字下变频;
    (3)数字下变频结果传输步骤,FPGA??榻窒卤淦到峁⑺透窒卤淦荡?br />子???;
    (4)滤波步骤,数字下变频处理子??榻淼氖窒卤淦到峁偷铰瞬ㄗ幽??,
    滤波子??槎云浣新瞬?,并将滤波结果通过链路口以DMA方式发送给滤波结果处理子
    ???;
    (5)计算自相关步骤,滤波结果处理子??榻淼穆瞬ń峁偷阶韵喙睾扑?br />子???,自相关函数计算子??榧扑悴煌叨饶诼瞬ń峁淖韵喙睾?,并对自相关函数
    进行符号修正,最后自相关函数计算子??榻拚蟮淖韵喙亟峁偷蕉嘀芷诶刍幽?br />块;
    (6)自相关积累步骤,多周期累积子??槎圆煌芷诩涞淖韵喙睾谢?,返回
    步骤(2),进行下一周期的探测,直到探测结束,最后,多周期累积子??榻钪栈鄣?br />自相关函数结果通过链路口以DMA方式发送给自相关函数处理子???;
    (7)模糊函数修正步骤,自相关函数处理子??榻淼淖韵喙亟峁脱∪〉哪:?br />数值传送到模糊函数修正子???,模糊函数修正子??槎宰韵喙睾峁心:?br />正,得到电离层等离子体的自相关函数,将电离层等离子体的自相关函数传送到功率谱计
    算子???;
    (8)功率谱计算步骤,功率谱计算子??槎缘缋氩愕壤胱犹宓淖韵喙睾蠪FT取
    模值,得到功率谱估计结果;
    (9)输出步骤,功率谱计算子??榻缋氩愕壤胱犹宓淖韵喙睾凸β势坠兰平峁?br />以UDP包的形式输出。

    说明书

    基于交替码调制的ISR信号处理系统

    技术领域

    本发明属于信号与信息处理技术领域,涉及非相干散射雷达系统,可用于电离层探测
    和参数估计。

    背景技术

    电离层探测对研究无线电通信、卫星导航等活动具有重大意义。非相干散射雷达ISR
    是一种从地面探测电离层的非常有效的手段,探测范围可达60Km至2000Km。入射的雷
    达电磁波遇到等离子体会产生散射,由于等离子体处于随机热运动状态,当电磁波波长远
    大于德拜长度时,各个电子和离子的散射是非相干散射。非相干散射信号是一种典型的随
    机信号,均值为零,但自相关函数和功率谱不为零,由相关函数和功率谱可以得到各种电
    离层参数。

    电离层是一种特殊的软目标,仅能散射入射电磁波能量很小的一部分,电离层回波信
    号的功率和信噪比都非常低,且回波充满整个雷达波束的探测范围并满足波恩近似。以高
    度为1500Km的电离层为例,假设发射信号功率为2MW,发射增益为10000,根据典型
    的电离层参数,经计算可得回波信号的功率约为-170dBmW,信噪比约为-50dB。此外,
    ISR需要积累长时间的回波信号,计算回波信号自相关的统计值,信号处理系统面临的
    数据量和计算量都非常大。

    由于传统雷达探测的目标多为飞机、轮船、导弹等运动硬目标,传统雷达信号处理只
    需通过计算连续多个脉冲回波的多普勒频移等参数获得目标的运动方向、速度等信息,反
    映动态目标特性,它是一种脉间-脉间处理技术,不需进行长时间积累。因此,传统雷达
    信号处理不适用于处理数据量大,目标为软目标且信噪比低的电离层散射信号,无法计算
    电离层散射信号的自相关、功率谱等统计特性。相反,ISR信号处理的对象是软目标,针
    对多个距离单元,在每个脉冲周期内对不同的距离单元分别计算自相关,对多个周期回
    波信号对应高度上的自相关进行有效的积累,提高处理系统的输出信噪比。此外,为了提
    高电离层探测的高度分辨率,并得到更多的自相关函数时延采样点,ISR一般采用交替
    码编码方式,又称随机编码,它是现代ISR最重要的编码方式,它由多组相位编码的长
    脉冲组成,例如16位AC共有32组,通过对多组脉冲进行积累和模糊函数修正,可以拥
    有高的距离分辨率,并获得自相关函数的时延剖面,从而得到各种电离层参数。

    现有的ISR信号处理方法比较成熟,有统一的计算过程。但由于非相干散射雷达造
    价高昂,建造和维护难,目前全世界只有约十部非相干散射雷达,因此,如何通过硬件实
    现ISR的信号处理系统至今无统一标准,故没有相应的ISR信号处理系统文献报道。

    发明内容

    本发明的目的在于针对非相干散射雷达ISR处理的信号信噪比低、数据量和计算量
    大、自相关函数的时延剖面距离分辨率高的特点,提出一种基于交替码调制的ISR信号
    处理系统,以对非相干散射雷达ISR的回波信号进行处理。

    为实现上述目的,本发明基于交替码调制的ISR信号处理系统,包括:

    FPGA???,用于接收外部输入的处理参数和数据信号,对接收的数据进行数字下变
    频,将处理参数和数字下变频结果发送给第一个DSP芯片,并为DSP提供基准时钟;

    DSP???,包括三个DSP芯片,这三个DSP芯片之间通过以DMA方式传输数据的
    链路口连接,且第一芯片DSP1通过21位地址总线和32位数据总线与FPGA??橄嗔?;
    第一芯片DSP1用于接收FPGA传送的处理参数和数据并对接收的数据进行滤波,第二芯
    片DSP2用于计算滤波结果的自相关函数和积累自相关结果,第三芯片DSP3用于对积累
    的自相关结果用模糊函数修正并计算回波信号的功率谱,最终将累积的自相关结果和功率
    谱结果以UDP包的形式输出;

    电源???,用于为FPGA和DSP提供所需的工作电压。

    利用所述的系统进行ISR信号处理的方法,包括:

    (1)处理参数传输步骤,FPGA??榻邮胀獠渴淙氲拇聿问?,并将处理参数发送给
    第一芯片DSP1,第一芯片DSP1从FPGA??榛袢〈聿问?,将处理参数通过链路口
    以DMA方式传送给第二芯片DSP2,第二芯片DSP2再将处理参数通过链路口以DMA
    方式传送给第三芯片DSP3,3片DSP接收处理参数后,根据处理参数分别计算出传送数
    字下变频结果的个数、传送滤波结果的个数;

    (2)数字下变频步骤,FPGA??榻邮胀獠渴淙氲氖菪藕?,并对接收的数据信号进
    行数字下变频;

    (3)数字下变频结果传输步骤,FPGA??榻窒卤淦到峁⑺透窒卤淦荡?br />子???;

    (4)滤波步骤,数字下变频处理子??榻淼氖窒卤淦到峁偷铰瞬ㄗ幽??,
    滤波子??槎云浣新瞬?,并将滤波结果通过链路口以DMA方式发送给滤波结果处理子
    ???;

    (5)计算自相关步骤,滤波结果处理子??榻淼穆瞬ń峁偷阶韵喙睾扑?br />子???,自相关函数计算子??榧扑悴煌叨饶诼瞬ń峁淖韵喙睾?,并对自相关函数
    进行符号修正,最后自相关函数计算子??榻拚蟮淖韵喙亟峁偷蕉嘀芷诶刍幽?br />块;

    (6)自相关积累步骤,多周期累积子??槎圆煌芷诩涞淖韵喙睾谢?,返回
    步骤(2),进行下一周期的探测,直到探测结束,最后,多周期累积子??榻钪栈鄣?br />自相关函数结果通过链路口以DMA方式发送给自相关函数处理子???;

    (7)模糊函数修正步骤,自相关函数处理子??榻淼淖韵喙亟峁脱∪〉哪:?br />数值传送到模糊函数修正子???,模糊函数修正子??槎宰韵喙睾峁心:?br />正,得到电离层等离子体的自相关函数,将电离层等离子体的自相关函数传送到功率谱计
    算子???;

    (8)功率谱计算步骤,功率谱计算子??槎缘缋氩愕壤胱犹宓淖韵喙睾蠪FT取
    模值,得到功率谱估计结果;

    (9)输出步骤,功率谱计算子??榻缋氩愕壤胱犹宓淖韵喙睾凸β势坠兰平峁?br />以UDP包的形式输出。

    本发明具有如下优点:

    本发明由于采用自相关积累的处理方法,故可以处理信噪比低的电离层散射回波信
    号,根据回波信号计算出电离层等离子体的自相关函数和功率谱。

    本发明由于采用3片ADSP-TS201芯片构成多处理器系统,其计算能力强,可以满
    足ISR信号处理计算量大的要求;

    本发明由于采用链路口以DMA方式传输数据,其数据吞吐能力强,可以满足ISR信
    号处理传输数据量大的要求;

    本发明利用查表法获取模糊函数值,省去计算模糊函数值过程,提高了信号处理速度。

    本发明针对交替码编码方式,可以得到距离分辨率高的自相关函数的时延剖面;

    本发明对处理结果进行数据打包,实现UDP包数据帧格式,可以满足后端千兆以太
    网数据高速传输的要求。

    附图说明

    图1是本发明的系统结构图;

    图2是本发明中FPGA与DSP的连接接口图;

    图3是本发明系统的工作时序图;

    图4是用本发明对ISR信号处理的流程图;

    图5是本发明用16位交替码处理方式在正弦信号输入下的仿真结果;

    图6是Matlab软件用16位交替码处理方式在正弦信号输入下的仿真结果。

    具体实施方式

    参照图1,本发明基于交替码调制的ISR信号处理系统包括:FPGA???,DSP???br />和电源???。其中,FPGA??橛隓SP??橥ü?1位地址总线和32位数据总线双向连
    接,电源??槲狥PGA??樘峁┢渌璧?.2V、3.3V和2.5V电压,并为DSP??樘峁?br />其所需的1.2V、1.6V和2.5V电压。外部的处理参数和数据信号通过总线方式传输到FPGA
    ???,DSP??榻钪沾斫峁虬蒛DP包输出。

    参照图2,本发明系统中的DSP??橛?片DSP芯片组成,三个DSP芯片之间通过
    以DMA方式传输数据的链路口连接。3片DSP芯片选用但不限于ADI?ADSP-TS201芯片,
    最高工作频率为600MHz,运算能力大于3000MIPS。第一芯片DSP1用于接收FPGA模
    块传送的处理参数和数据并对接收的数据进行滤波,第二芯片DSP2用于计算滤波结果的
    自相关函数和积累自相关结果,第三芯片DSP3用于对积累的自相关结果用模糊函数修正
    并计算回波信号的功率谱,最终将累积的自相关结果和功率谱结果以UDP包的形式输出。

    该第一芯片DSP1的内部??榘ǎ菏窒卤淦荡碜幽?楹吐瞬ㄗ幽??。其中,数
    字下变频处理子??榉直鹩隖PGA??橥ü?1位地址总线和32位数据总线双向连接,
    并与第一芯片DSP1的链路口和滤波子??橄嗔?,用于接收FPGA传送的处理参数和数字
    下变频结果,将处理参数通过链路口以DMA方式发送给第二芯片DSP2,并根据处理参
    数计算出传送数字下变频结果的个数,将这些个数的数字下变频的结果传送到滤波子模
    块;滤波子??榉直鹩胧窒卤淦荡碜幽?楹偷谝恍酒珼SP1的链路口相连,用于对
    FPGA输入的数字下变频结果进行滤波处理,并将滤波结果通过链路口以DMA方式发送
    给第二芯片DSP2。

    该第二芯片DSP2的内部??榘ǎ郝瞬ń峁碜幽??、自相关函数计算子??楹?br />多周期累积子???。其中,滤波结果处理子??榉直鹩氲谝恍酒珼SP1的链路口和第二芯
    片DSP2的链路口连接,并与自相关函数计算子??橄嗔?,用于接收第一芯片DSP1传送
    的处理参数和滤波结果,将处理参数通过链路口以DMA方式发送给第三芯片DSP3,并
    根据处理参数计算出传送滤波结果的个数,将这些个数的滤波结果传送到自相关函数计算
    子???;自相关函数计算子??榉直鹩肼瞬ń峁碜幽?楹投嘀芷诶刍幽?橄嗔?,用
    于计算滤波结果的自相关函数,以及对自相关函数进行符号修正,并将符号修正后的自相
    关函数结果传送到多周期累积子???;多周期累积子??榉直鹩胱韵喙睾扑阕幽?楹?br />第二芯片DSP2的链路口相连,用于累积不同周期间符号修正后的自相关函数,并将最终
    积累的自相关函数结果通过链路口以DMA方式发送给第三芯片DSP3。

    该第三芯片DSP3的内部??榘ǎ鹤韵喙睾碜幽??、模糊函数修正子??楹?br />功率谱计算子???。其中,自相关函数处理子???,它分别与第二芯片DSP2的链路口和
    模糊函数修正子??橄嗔?,用于接收第二芯片DSP2传送的处理参数和积累的自相关函数
    结果,并根据处理参数通过查表法进行模糊函数值选取,将积累的自相关函数结果和选取
    的模糊函数值传送到模糊函数修正子???;模糊函数修正子???,它分别与自相关函数处
    理子??楹凸β势准扑阕幽?橄嗔?,它利用选取的模糊函数值修正积累的自相关函数结
    果,得到电离层等离子体的自相关函数,并将最终的自相关函数传送到功率谱计算子???;
    功率谱计算子??橛肽:拚幽?橄嗔?,用于对最终的自相关函数进行FFT并取
    模值,得到电离层等离子体的功率谱估计结果,并将最终的自相关结果和功率谱结果以
    UDP包的形式输出。

    本发明系统中的FPGA??橛?片FPGA芯片组成,该芯片选用但不限于XILINX
    公司的SPARTAN-3E系列芯片XC3S1200E,它与第一芯片DSP1中的数字下变频处理子
    ??橥ü?1位地址总线和32位数据总线双向连接。用于向3片DSP提供80MHz基准时
    钟和通过总线方式接收外部输入的处理参数,并将处理参数直接发送给第一芯片DSP1。
    此外,FPGA??榛菇獠渴淙氲幕夭ㄊ菟?,对锁存数据进行数字下变频,通过数字
    下变频将回波数据变成正交的两路数据,即同相I路数据和正交Q路数据,并将两路数
    据以高16位为I路数据,低16位为Q路数据的形式,通过32位数据总线传送给第一芯
    片DSP1。

    本发明系统中的电源??檠∮玫幌抻?片PTH05010WAH(EUH)芯片和1片
    AMS1084CM芯片组成,这4个芯片各自独立工作,用于为FPGA和DSP提供所需的工
    作电压。其中,FPGA和DSP需要的1.2V、1.6V和2.5V电压分别由3片
    PTH05010WAH(EUH)芯片提供,3.3V电压由1片AMS1084CM芯片提供。

    参照图3,本发明基于交替码调制的ISR信号处理系统的工作时序如下:

    系统上电开始工作,3片DSP进入等待处理参数状态,即图3中的标号1。FPGA接
    收到外部输入的处理参数,将其直接发送给第一芯片DSP1,第一芯片DSP1从FPGA模
    块获取处理参数后,将处理参数通过链路口以DMA方式传送给第二芯片DSP2,第二芯
    片DSP2再将处理参数通过链路口以DMA方式传送给第三芯片DSP3,即图3中的标号2。
    3片DSP接收到处理参数后,根据处理参数分别计算出传送数字下变频结果的个数、传
    送滤波结果的个数,即图3中的标号3。当第一周期的回波信号到达后,FPGA??榻邮?br />外部输入的数据信号,并对接收数据信号进行数字下变频,将数字下变频结果发送给第一
    芯片DSP1中的数字下变频处理子???;数字下变频处理子??榻淼氖窒卤淦到峁?br />传送到滤波子???,滤波子??槎云浣新瞬?,并将滤波结果通过链路口以DMA方式发
    送给第二芯片DSP2中的滤波结果处理子???,该过程即图3中的标号4。滤波结果处理
    子??榻淼穆瞬ń峁偷阶韵喙睾扑阕幽??,自相关函数计算子??榧扑悴煌?br />高度内滤波结果的自相关函数,并对自相关函数进行符号修正,最后自相关函数计算子模
    块将修正后的自相关结果传送到多周期累积子???;多周期累积子??槎圆煌芷诩涞淖?br />相关函数进行积累,即图3中的标号5。DSP开始进行下一周期的处理,直到探测结束,
    在DSP2处理完第n周期回波数据后,多周期累积子??榻钪栈鄣淖韵喙睾峁?br />过链路口以DMA方式发送给自相关函数处理子???;自相关函数处理子??榻淼淖?br />相关结果传送到模糊函数修正子???,模糊函数修正子??槎宰韵喙睾峁心:?br />数修正,得到电离层等离子体的自相关函数,将电离层等离子体的自相关函数传送到功率
    谱计算子???;功率谱计算子??槎缘缋氩愕壤胱犹宓淖韵喙睾蠪FT取模值,得
    到功率谱估计结果,功率谱计算子??榻缋氩愕壤胱犹宓淖韵喙睾凸β势坠兰平峁?br />以UDP包的形式输出,即图3中的标号6。3片DSP在处理完第n周期回波数据后,都
    进入等待处理参数状态,即图3中的标号1,开始新一次的探测。

    参照图4,本发明基于交替码调制的ISR信号处理系统对ISR信号处理的步骤如下:

    步骤1:FPGA??榻邮胀獠渴淙氲拇聿问?,并将处理参数发送给第一芯片DSP1,
    第一芯片DSP1从FPGA??榛袢〈聿问?,将处理参数通过链路口以DMA方式传送
    给第二芯片DSP2,第二芯片DSP2再将处理参数通过链路口以DMA方式传送给第三芯
    片DSP3,3片DSP接收处理参数后,根据处理参数分别计算出传送数字下变频结果的个
    数、传送滤波结果的个数;

    步骤2:FPGA??榻邮胀獠渴淙氲氖菪藕?,将外部输入的回波数据锁存,对锁存
    数据进行数字下变频,通过数字下变频将回波数据变成正交的两路数据,即同相I路数据
    和正交Q路数据;

    步骤3:FPGA??榻窒卤淦档玫降牧铰肥菀愿?6位为I路数据,低16位为
    Q路数据的形式,通过32位数据总线发送给数字下变频处理子???;

    步骤4:数字下变频处理子??榻淼氖窒卤淦到峁偷铰瞬ㄗ幽??,滤波子
    ??槎云浣新瞬?,并将滤波结果通过链路口以DMA方式发送给滤波结果处理子???;

    步骤5:滤波结果处理子??榻淼穆瞬ń峁偷阶韵喙睾扑阕幽??,自相
    关函数计算子??榧扑悴煌叨饶诼瞬ń峁淖韵喙睾?,并对自相关函数进行符号修
    正,最后自相关函数计算子??榻拚蟮淖韵喙亟峁偷蕉嘀芷诶刍幽??;

    步骤6:多周期累积子??槎圆煌芷诩涞淖韵喙睾谢?,返回步骤2,进行
    下一周期的探测,直到探测结束,最后,多周期累积子??榻钪栈鄣淖韵喙睾峁?br />通过链路口以DMA方式发送给自相关函数处理子???;

    步骤7:自相关函数处理子??榻淼淖韵喙亟峁脱∪〉哪:荡偷侥:?br />函数修正子???,模糊函数修正子??槔米韵喙睾碜幽?榇偷哪:?,对
    自相关函数结果进行模糊函数修正,得到电离层等离子体的自相关函数,将电离层等离子
    体的自相关函数传送到功率谱计算子???;

    步骤8:功率谱计算子??槎缘缋氩愕壤胱犹宓淖韵喙睾蠪FT取模值,得到功
    率谱估计结果;

    步骤9:功率谱计算子??榻缋氩愕壤胱犹宓淖韵喙睾凸β势坠兰平峁訳DP
    包的形式输出。

    本发明的效果可通过如下仿真实验说明:

    (1)仿真条件

    本实验中假设16位交替码码片宽度30us,波门大小6ms,脉冲重复周期20ms,自相
    关函数的时延采样间隔10us,探测重复次数为100次,将这些处理参数输入FPGA???;
    用射频信号源产生的正弦波模拟雷达回波数据,利用计算机接收系统的处理结果。

    (2)仿真内容及结果分析

    2.1)在上述仿真条件下,本发明输出了模拟的电离层等离子体的自相关函数和功率
    谱估计结果,通过计算机对上述结果绘图,得到如图5所示的本发明用16位交替码处理
    方式在正弦信号输入下的仿真结果。其中,图5(a)为本发明输出的自相关函数图,横坐标
    为时延轴,纵坐标为自相关函数的幅值,图5(b)为本发明输出的功率谱图,横坐标为频
    率轴,纵坐标为功率谱的幅值。在同样的处理参数和模拟回波数据下,利用Matlab软件
    计算模拟的电离层等离子体的自相关函数和功率谱,得到如图6所示的用Matlab软件用
    16位交替码处理方式在正弦信号输入下的仿真结果。其中,图6(a)为计算机仿真输出的
    自相关图,横坐标为时延轴,纵坐标为自相关函数的幅值,图6(b)为计算机仿真输出的
    功率谱图,横坐标为频率轴,纵坐标为功率谱的幅值。

    比较图5(a)和图6(a),以及图5(b)和图6(b)这四幅图,可见模拟输入信号在16位交
    替码处理方式下系统测试结果和相应的Matlab软件仿真结果完全一致,说明本发明能处
    理信噪比低的电离层散射回波信号,根据回波信号计算出电离层等离子体的自相关函数和
    功率谱。此外,从图5(a)和图6(a)可知,针对交替码编码方式,用本发明可以得到距离分
    辨率高的自相关函数的时延剖面。

    2.2)在上述仿真条件下,计量系统的运算时间,对系统设计的实时性进行了测试,
    测试结果如表1所示。

    表1系统设计实时性的测试结果

    ??编码方式
    ??脉冲重复周期(ms)
    ??探测次数
    ?要求完成时间上限(s)
    ?完成时间(s)
    ??16位交替码
    ??20
    ??100
    ??64
    ??45

    从表1可见,系统的实时处理能力完全满足ISR信号处理计算量大和传输数据量大
    的性能要求。

    关于本文
    本文标题:基于交替码调制的ISR信号处理系统.pdf
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