本發(fā)明屬于雷達(dá)回波數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行部分采集的裝置及方法。

背景技術(shù)：

一直以來，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用范圍，在雷達(dá)系統(tǒng)中，主要應(yīng)用于對雷達(dá)回波的采集與存儲，是雷達(dá)試驗設(shè)備中的重要組成部分。一方面，通過采集和存儲，可以對重要的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔；另一方面，通過對大量的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以完成系統(tǒng)的算法改進(jìn)和功能擴(kuò)展。傳統(tǒng)的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)采集是將采集器打開之后對接收到的所有數(shù)據(jù)都進(jìn)行存儲，沒有固定性與選擇性，存儲時所耗內(nèi)存比較大，而在存儲內(nèi)存比較小的情況下可能還會出現(xiàn)所采集的數(shù)據(jù)中只含有噪聲數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種對雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行部分采集的裝置及方法，可以節(jié)省存儲空間，對雷達(dá)回波數(shù)據(jù)有選擇性的進(jìn)行采集，提高改進(jìn)系統(tǒng)算法和功能擴(kuò)展的效率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

技術(shù)方案一：

一種對雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行部分采集的裝置，所述裝置通過光纖與外部雷達(dá)天線連接，所述裝置包括：上位機(jī)，通信模塊，接口板；

所述上位機(jī)包含控制單元、CPU處理器和固態(tài)存儲器；所述接口板包含F(xiàn)PGA芯片、光纖收發(fā)器和DDR3緩存模塊；

所述上位機(jī)與所述接口板通過通信模塊雙向連接，所述控制單元與所述CPU處理器通過串口單向連接，所述CPU處理器與所述固態(tài)存儲器通過總線雙向連接，所述FPGA芯片通過FPGA芯片與光纖收發(fā)器相連的接口與光纖收發(fā)器單向連接，所述FPGA芯片通過FPGA芯片與DDR3芯片互連的接口與DDR3緩存模塊雙向連接。

本發(fā)明技術(shù)方案一的特點和進(jìn)一步的改進(jìn)為：

(1)所述通信模塊由PCI9054芯片實現(xiàn)。

(2)所述光纖收發(fā)器包含十路光纖通道，用于采集十路雷達(dá)回波數(shù)據(jù)。

技術(shù)方案二：

一種對雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行部分采集的方法，所述方法應(yīng)用于如技術(shù)方案一所述的裝置，所述方法包括：

光纖收發(fā)器實時獲取外部雷達(dá)天線接收到的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文；

控制單元產(chǎn)生數(shù)據(jù)采集控制信號，并將所述數(shù)據(jù)采集控制信號發(fā)送給CPU處理器；所述數(shù)據(jù)采集控制信號包含：數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號、數(shù)據(jù)采集開始的方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的方位、數(shù)據(jù)采集開始的距離、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的距離以及數(shù)據(jù)存儲的位置；其中，所述數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號高電平有效；

CPU處理器將所述數(shù)據(jù)采集控制信號通過通信模塊發(fā)送給FPGA芯片，所述FPGA芯片將所述數(shù)據(jù)采集控制信號中的數(shù)據(jù)采集開始的方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的方位對應(yīng)解析為與雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文格式一致的方位信息；

所述FPGA芯片根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集開始的距離和數(shù)據(jù)采集結(jié)束的距離確定所述數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號為高電平的開始距離單元號為：以及所述數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號為高電平的結(jié)束距離單元號

當(dāng)所述光纖收發(fā)器獲取的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文中的方位信息與FPGA芯片解析的方位信息一致，且所述數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號為高電平時，所述FPGA芯片驅(qū)動DDR3緩存模塊對光纖收發(fā)器采集到的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行降速與緩存；

所述DDR3緩存模塊將緩存的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)發(fā)送給FPGA芯片，所述FPGA芯片對所述緩存的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將數(shù)據(jù)處理后的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)通過通信模塊發(fā)送給固態(tài)存儲器進(jìn)行存儲；

當(dāng)所述光纖收發(fā)器獲取的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文中的方位信息與FPGA芯片解析的方位信息不一致，或者所述數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號為低電平時，結(jié)束雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的采集。

本發(fā)明技術(shù)方案二的特點和進(jìn)一步的改進(jìn)為：

(1)當(dāng)雷達(dá)為機(jī)掃模式時，所述數(shù)據(jù)采集控制信號包含的數(shù)據(jù)采集開始的方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的方位具體為：

數(shù)據(jù)采集開始的機(jī)械方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的機(jī)械方位、數(shù)據(jù)采集開始的仰角電方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的仰角電方位；

當(dāng)雷達(dá)為電掃模式時，所述數(shù)據(jù)采集控制信號包含的數(shù)據(jù)采集開始的方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的方位具體為：

數(shù)據(jù)采集開始的水平電方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的水平電方位、數(shù)據(jù)采集開始的仰角電方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的仰角電方位。

(2)所述FPGA芯片對所述緩存的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，具體為：FPGA芯片將實部和虛部交錯存儲的位寬為16的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高16位為實部、低16位為虛部，且位寬為32的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)。

(3)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的水平電方位的范圍為-45°～45°，精度為360/4096度；雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的仰角電方位的范圍為-55°～55°，精度為360/4096度。

(4)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的機(jī)械方位的范圍為0°～360°，精度為360/4096度；雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的仰角電方位的范圍為-55°～55°，精度為360/4096度。

(5)每一幀雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文攜帶有該幀雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流控制命令字，所述數(shù)據(jù)流控制命令字中包含該幀雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的機(jī)械方位、水平電方位和仰角電方位。

本發(fā)明提供的一種對雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行部分采集的裝置及方法，克服了傳統(tǒng)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)采集沒有固定性、選擇性，并且存儲所耗內(nèi)存比較大的弊端，可以根據(jù)數(shù)據(jù)采集控制信號自動與接收到的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的信息參數(shù)進(jìn)行匹配，有選擇性的對雷達(dá)回波信號數(shù)據(jù)進(jìn)行采集存儲，即可以對固定位置的固定目標(biāo)的雷達(dá)回波信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，不僅節(jié)約存儲空間，還可以提高改進(jìn)信號處理機(jī)系統(tǒng)算法和功能擴(kuò)展的效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種對雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行部分采集的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的部分采集時參數(shù)輸入的界面示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的雷達(dá)電掃模式下部分采集的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)所在位置示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的從光纖獲取的一幀雷達(dá)回波數(shù)據(jù)流的組成示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的部分采集后的一幀雷達(dá)回波數(shù)據(jù)流的組成示意圖；

其中，標(biāo)號1為機(jī)掃模式控制單元；標(biāo)號2為電掃模式控制單元；標(biāo)號3為起始的水平電方位；標(biāo)號4為起始的仰角電方位；標(biāo)號5為結(jié)束的水平電方位；標(biāo)號6為結(jié)束的仰角電方位；標(biāo)號7為起始距離；標(biāo)號8為結(jié)束距離；標(biāo)號9為開始的距離單元號；標(biāo)號10為結(jié)束的距離單元號。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實施例提供一種對雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行部分采集的裝置，如圖1所示，所述裝置通過光纖與外部雷達(dá)天線連接，所述裝置包括：上位機(jī)，通信模塊，接口板；

所述上位機(jī)包含控制單元、CPU處理器和固態(tài)存儲器；所述接口板包含F(xiàn)PGA芯片、光纖收發(fā)器和DDR3緩存模塊；

所述上位機(jī)與所述接口板通過通信模塊雙向連接，所述控制單元與所述CPU處理器通過串口單向連接，所述CPU處理器與所述固態(tài)存儲器通過總線雙向連接，所述FPGA芯片通過FPGA芯片與光纖收發(fā)器相連的接口與光纖收發(fā)器單向連接，所述FPGA芯片通過FPGA芯片與DDR3芯片互連的接口與DDR3緩存模塊雙向連接。

示例性的，所述通信模塊可由PCI9054芯片實現(xiàn)。這也是借用了PCI總線即插即用的優(yōu)點。系統(tǒng)加電時，B IOS檢測PCI總線，確定所有連接在PCI總線上的設(shè)備以及它們的配置要求，并進(jìn)行系統(tǒng)的自動配置，這也就完成了接口板與主機(jī)板的連接。

示例性的，所述固態(tài)存儲器的穩(wěn)定工作速度可以達(dá)到33MB/s，存儲容量為1000GB。

所述光纖收發(fā)器包含十路光纖通道，用于采集十路雷達(dá)回波數(shù)據(jù)。

其中，所述控制單元需要的參數(shù)可以通過設(shè)置在人機(jī)界面上的人機(jī)交互按鈕進(jìn)行設(shè)定，示例性的，所述人機(jī)界面如圖2所示。

具體的，所述控制單元主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生控制信號，所述控制信號包括要采集數(shù)據(jù)的方位信息、距離信息、存儲文件的位置信息以及開始采集信息的觸發(fā)信號；所述通信模塊負(fù)責(zé)上位機(jī)與接口板之間的連接，即將上位機(jī)產(chǎn)生的控制信號傳給接口板以及將接口板接收的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)；所述FPGA芯片主要負(fù)責(zé)解碼控制信號并實時接收光纖傳來的雷達(dá)回波信號。

本發(fā)明實施例還提供一種對雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行部分采集的方法，所述方法應(yīng)用于上述實施例所述的裝置，所述方法包括：

光纖收發(fā)器實時獲取外部雷達(dá)天線接收到的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文；

控制單元產(chǎn)生數(shù)據(jù)采集控制信號，并將所述數(shù)據(jù)采集控制信號發(fā)送給CPU處理器；所述數(shù)據(jù)采集控制信號包含：數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號、數(shù)據(jù)采集開始的方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的方位、數(shù)據(jù)采集開始的距離、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的距離以及數(shù)據(jù)存儲的位置；其中，所述數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號高電平有效；

當(dāng)雷達(dá)為機(jī)掃模式時，所述數(shù)據(jù)采集控制信號包含的數(shù)據(jù)采集開始的方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的方位具體為：

數(shù)據(jù)采集開始的機(jī)械方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的機(jī)械方位、數(shù)據(jù)采集開始的仰角電方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的仰角電方位；

當(dāng)雷達(dá)為電掃模式時，所述數(shù)據(jù)采集控制信號包含的數(shù)據(jù)采集開始的方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的方位具體為：

數(shù)據(jù)采集開始的水平電方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的水平電方位、數(shù)據(jù)采集開始的仰角電方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的仰角電方位。

需要補充的是，所述方位信息(包括機(jī)械方位、水平電方位和仰角電方位)在界面輸入都以“度”為單位；距離信息以“公里”為單位。

CPU處理器將所述數(shù)據(jù)采集控制信號通過通信模塊發(fā)送給FPGA芯片，所述FPGA芯片將所述數(shù)據(jù)采集控制信號中的數(shù)據(jù)采集開始的方位、數(shù)據(jù)采集結(jié)束的方位對應(yīng)解析為與雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文格式一致的方位信息；

所述FPGA芯片根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集開始的距離和數(shù)據(jù)采集結(jié)束的距離確定所述數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號為高電平的開始距離單元號為：以及所述數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號為高電平的結(jié)束距離單元號

當(dāng)所述光纖收發(fā)器獲取的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文中的方位信息與FPGA芯片解析的方位信息一致，且所述數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號為高電平時，所述FPGA芯片驅(qū)動DDR3緩存模塊對光纖收發(fā)器采集到的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行降速與緩存；

需要補充的是，當(dāng)所述光纖收發(fā)器獲取的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文中的方位信息與FPGA芯片解析的方位信息一致，且所述數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號為高電平時，說明雷達(dá)回波數(shù)據(jù)處于如圖3所示的范圍內(nèi)，此時，開始驅(qū)動DDR3緩存模塊將光纖收發(fā)器采集到的雷達(dá)回波信號進(jìn)行降速與緩存；

所述DDR3緩存模塊將緩存的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)發(fā)送給FPGA芯片，所述FPGA芯片對所述緩存的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將數(shù)據(jù)處理后的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)通過通信模塊發(fā)送給固態(tài)存儲器進(jìn)行存儲；

當(dāng)所述光纖收發(fā)器獲取的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文中的方位信息與FPGA芯片解析的方位信息不一致，或者所述數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號為低電平時，結(jié)束雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的采集。

需要說明的是，當(dāng)所述光纖收發(fā)器獲取的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文中的方位信息與FPGA芯片解析的方位信息一致時，將由該幀數(shù)據(jù)的報文、開始的距離單元號以及結(jié)束的距離單元號組成新報文進(jìn)行緩存，當(dāng)所述光纖收發(fā)器獲取的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文中的方位信息與FPGA芯片解析的方位信息一致且所述數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號為高電平時，將該幀數(shù)據(jù)中距離單元號開始與距離單元號結(jié)束之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，緩存后的數(shù)據(jù)前面重新加上幀頭、所述該幀數(shù)據(jù)的新報文以及幀尾組成新的一幀數(shù)據(jù)后驅(qū)動DDR3緩存模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行降速與緩存。

需要補充的是，本發(fā)明實施例中提供的DDR3緩存模塊可以包含第一DDR3存儲器和第二DDR3存儲器，當(dāng)所述光纖收發(fā)器獲取的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文中的方位信息與FPGA芯片解析的方位信息一致，且所述數(shù)據(jù)采集觸發(fā)信號為高電平時，開始驅(qū)動第一DDR3存儲器將光纖收發(fā)器采集到的雷達(dá)回波信號進(jìn)行降速與緩存；所述第一DDR3存儲器將緩存的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)發(fā)送給FPGA芯片，所述FPGA芯片對所述緩存的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將數(shù)據(jù)處理后的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)通過通信模塊發(fā)送給固態(tài)存儲器進(jìn)行存儲，與此同時，所述FPGA芯片驅(qū)動第二DDR3存儲器對數(shù)據(jù)進(jìn)行降速與緩存，以此往復(fù)，達(dá)到乒乓緩存，不丟數(shù)據(jù)的目的。

其中，所述FPGA芯片對所述緩存的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，具體為：FPGA芯片將實部和虛部交錯存儲的位寬為16的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高16位為實部、低16位為虛部，且位寬為32的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的水平電方位的范圍為-45°～45°，精度為360/4096度；雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的機(jī)械方位的范圍為0°～360°，精度為360/4096度；雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的仰角電方位的范圍為-55°～55°，精度為360/4096度。

需要說明的是，每一幀雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文攜帶有該幀雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流控制命令字，所述數(shù)據(jù)流控制命令字中包含該幀雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的機(jī)械方位、水平電方位和仰角電方位。

具體的，如圖4所示，每一幀雷達(dá)回波數(shù)據(jù)流由幀頭、報文、數(shù)據(jù)、幀尾組成，其中，幀頭表示該幀數(shù)據(jù)的起始，幀尾表示該幀數(shù)據(jù)的結(jié)束，報文攜帶有該幀雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流控制命令字，所述數(shù)據(jù)流控制命令字中包含該幀雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的機(jī)械方位、水平電方位和仰角電方位，如圖5所示，本發(fā)明實施例提供的部分采集后的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)報文中還包含開始的距離單元號與結(jié)束的距離單元號，所述距離單元號為每個數(shù)據(jù)所在的位置編號，即從報文之后開始計數(shù)，第一個數(shù)據(jù)的距離單元號為1，第二個數(shù)據(jù)的距離單元號為2，以此類推。

本發(fā)明提供的一種對雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行部分采集的裝置及方法，克服了傳統(tǒng)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)采集沒有固定性、選擇性，并且存儲所耗內(nèi)存比較大的弊端，可以根據(jù)數(shù)據(jù)采集控制信號自動與接收到的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的信息參數(shù)進(jìn)行匹配，有選擇性的對雷達(dá)回波信號數(shù)據(jù)進(jìn)行采集存儲，即可以對固定位置的固定目標(biāo)的雷達(dá)回波信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，不僅節(jié)約存儲空間，還可以提高改進(jìn)信號處理機(jī)系統(tǒng)算法和功能擴(kuò)展的效率。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：ROM、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。