专利汇可以提供基于FPGA的机载气象雷达专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种小型化 机载气象雷达 ,主要解决现有机载气象雷达体积大的问题。其包括天线(1)、天线 驱动器 (2)、发射机(3)、接收机(4)、控制单元(5)和 信号 处理单元(6), 信号处理 单元(6)采用FPGA和 微处理器 实现,该信号处理单元接收外部控制指令使控制单元产生相应的 激励信号 ,以激励发射机产生相应的 射频信号 并通过天线对外定向 辐射 ,同时产生天线 控制信号 控制天线驱动器转动,以带动天线进行方位扫描和 俯仰 调整;射频信号被目标反射后,被天线接收并传输给被控制单元控制的接收机进行变频、放大和量化后,再传输给信号处理单元处理显示。本发明具有体积小,重量轻,易于维护的优点,可用于各种 飞行器 。,下面是基于FPGA的机载气象雷达专利的具体信息内容。
1.基于FPGA的机载气象雷达,包括天线(1)、天线驱动器(2)、发射机(3)、接收机(4)、控制单元(5)和信号处理单元(6),其特征在于:
所述信号处理单元(6)包括:雷达接口模块(61)、雷达控制模块(62)、雷达时序模块(63)、回波处理模块(64)、雷达工作模式响应模块(65)、雷达回波显示模块(66)和信标译码模块(67);
雷达接口模块(61)将雷达外部接口指令操作转换为雷达内部所用雷达工作模式标志,分别送入雷达控制模块(62)、雷达时序模块(63)、回波处理模块(64)和雷达工作模式响应模块(65);
雷达控制模块(62)根据雷达工作模式标志,控制雷达各种工作模式的切换,同时产生雷达控制码,控制雷达各个部分的工作状态,同时将雷达控制码传送给雷达时序模块(63)和回波处理模块(64);
雷达时序模块(63),根据雷达工作模式标志和雷达控制码,产生雷达工作过程中雷达各种工作模式所需的时序信号和时钟信号;
回波处理模块(64),用于接收接收机(4)中的数字化回波信息,并根据雷达工作模式标志和雷达控制码,对雷达回波进行滤波、积累和杂波抑制的处理,得到雷达回波信息,该回波信息传输给雷达回波显示模块(66),当雷达工作模式标志为信标或信标复合时,在得到雷达回波信息的同时对雷达回波进行信标处理识别得到信标位置特征数据,该信标位置特征数据传输给信标译码模块(67);
雷达工作模式响应模块(65),根据雷达工作模式标志识别雷达当前工作模式,控制雷达回波显示模块(66)将雷达回波信息以不同方式显示出来,当雷达工作模式标志为信标或信标复合时,控制信标译码模块(67)对信标位置特征数据进行译码显示。
2.根据权利要求1所述的机载气象雷达,其特征在于,天线(1)安装在天线驱动器上,天线驱动器(2)与信号处理单元(6)之间电连接。
3.根据权利要求1所述的机载气象雷达,其特征在于,雷达接口模块(61)、雷达控制模块(62)、雷达时序模块(63)和回波处理模块(64)通过现场可编辑门阵列FPGA实现。
4.根据权利要求1所述的机载气象雷达,其特征在于,雷达工作模式响应模块(65)、雷达回波显示模块(66)和信标译码模块(67)设置在微处理器中。
5.根据权利要求1所述的机载气象雷达,其特征在于,回波处理模块(64),包括:
滤波子模块(641),用于对数字化回波信息进行滤波,剔除毛刺干扰,并将滤波后的结果传输给回波采样子模块(642)和信标信号过滤子模块(645);
回波采样子模块(642),用于根据雷达工作模式标志采用不同的采样方式对滤波结果进行采样,将采样结果传输给回波积累子模块(643);
回波积累子模块(643),用于对采样结果进行非相参积累,并将积累后的采样结果幅度值与设定的门限值进行比较判定,将判定结果传输给杂波抑制子模块(644);
杂波抑制子模块(644),用于根据雷达工作模式标志对回波积累子模块(643)输出的判定结果进行杂波抑制处理,然后将处理后得到的回波信息传输给雷达回波显示模块(66);
信标信号过滤子模块(645),用于根据雷达工作模式标志和雷达控制码将滤波子模块(641)滤波后的结果进行信标信号特性判别,如果判定为信标信号,则将回波信息直接传输给信标采样子模块(646),如果判定为非信标信号,则传输数据0给信标采样子模块(646);
信标采样子模块(646),用于根据雷达工作模式标志和雷达控制码对信标信号回波信息进行采样,将采样结果传输给信标积累子模块(647);
信标积累子模块(647),用于将采样结果进行信标非相参积累后,再进行信标目标有无判定,并将判定结果传输给信标特征提取子模块(648);
信标特征提取子模块(648),用于对信标目标有无判定后的结果进行信标位置特征信息提取,将信标位置特征信息传输给信标译码模块(67)。
6.根据权利要求1所述的机载气象雷达,其特征在于:控制单元(5)包括:状态译码模块(51)、发射信号激励模块(52)、前端增益控制模块(53);该状态译码模块(51)接收信号处理单元(6)传输的雷达控制码以产生两路控制信号,一路控制发射信号激励模块(52)产生发射激励信号传输给发射机(3),另一路控制前端增益控制模块(53)产生对应的增益控制电压传输给接收机(4)。
7.根据权利要求1所述的机载气象雷达,其特征在于:接收机(4)包括:
射频模块(41),用于将天线(1)传输来的射频信号进行放大后,经过混频滤波后变成中频信号传输给中频模块(42),其中混频时所用的本振频率经过雷达采样模块(43)传输来的频率自适应调整信号进行微调,使输出的中频信号稳定在一个固定频率上;
中频模块(42),用于根据接收到的控制单元(5)传来的增益控制电压和雷达采样模块(43)传来的噪声功率指示信号,将射频模块(41)传输中频信号进一步放大得到模拟信号,传输给雷达采样模块(43);
雷达采样模块(43),包括:
信号量化子模块(431),用于将中频模块(42)传输的模拟信号与量化门限进行对比,得到量化的数字信号,传输给信号处理单元(6);
频率跟踪子模块(432),用于将中频模块(42)传输的模拟信号与本地参考频率进行对比,得到频率自适应调整信号传输给射频模块(41);
中放增益控制子模块(433),用于将中频模块(42)传输的模拟信号进行噪声采样平均,得到噪声功率指示信号传输给中频模块(42)。
8.根据权利要求1所述的机载气象雷达,其特征在于:发射机(3)包括:
调制器(31),用于接收控制单元(5)送来的发射激励信号,产生大功率脉冲传输给变压器(32);
变压器(32),用于将调制器产生的大功率脉冲从低电压变到高电压后,传输给磁控管(33);
磁控管(33),用于将高压脉冲转变为大功率射频信号传输给天线(1)。
9.根据权利要求1所述的机载气象雷达,其特征在于:天线驱动器(2)包括驱动电机模块(21),其主要由电机(211)和角度传感器(212)组成,电机(211)安装在天线驱动器(2)底座上,通过齿轮传动带动带动天线驱动器机械转动部分转动,使安装在上面的天线随之进行方位扫描和俯仰调整;角度传感器(212)安装在天线转动轴上,用于将天线转动角度变为天线角度反馈信号传输给控制反馈模块(22);
控制反馈模块(22),用于接收信号处理单元(6)送来的天线控制信号,同时接收角度传感器(212)传来的天线角度反馈信号,通过综合两个信号产生电机驱动信号传输给电机(211)控制其转动。
10.根据权利要求1所述的机载气象雷达,其特征在于:天线(1)采用平板裂缝天线,用于将发射机(3)传输来的大功率射频信号定向辐射出去,并接收目标反射回来的射频信号传输给接收机(4)。
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