本实用新型涉及雷达，例如脉冲多普勒雷达等的多通道信号处理技术，尤其是涉及一种用于多通道高频雷达数字接收机的雷达多通道信号脉冲压缩装置，以简化接收机的硬件系统结构，并提高接收机的工作性能。
背景技术：
当前，为了获取更多的目标信息和更好的目标探测性能，雷达例如脉冲多普勒雷达，一般都会配置多个物理通道，例如和通道、方位差通道、俯仰差通道以及保护通道。和通道用于目标探测，方位差和俯仰差通道用于获取目标相对于雷达天线相位中心的方位偏移角度和俯仰偏移角度，保护通道用于进行天线副瓣抑制，抑制从天线副瓣进来的回波信号对主瓣回波信号的不利影响。
然而，由于硬件物理特性的不同，多个物理通道之间的信号传输延迟时间可能会不同，这极大地影响了雷达后续的信号处理性能。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种雷达多通道信号脉冲压缩装置及其脉冲压缩单元，以降低雷达多通道信号预处理装置的硬件实现复杂度。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
在一个实施方式中，本实用新型提供了一种雷达多通道信号预处理装置，包括多个通道信号压缩单元，通道信号压缩单元分别包括依次连接的信号通道、adc模块、数字下频模块以及脉冲压缩模块，还包括一多通道延时估计与校准模块，所述脉冲压缩模块包括一脉压系数设置模块，所述多通道延时估计与校准模块设置在各通道信号压缩单元的脉冲压缩模块输出端与脉压系数设置模块之间，用于根据各通道的输出值计算各通道的延迟时间差值，以允许所述脉冲压缩模块根据该延迟时间差值对其脉冲压缩系数进行更新。
在其他的实施例中，所述脉冲压缩模块还包括依次连接的fft模块、复数乘法模块以及ifft模块，所述fft模块与所述数字下频模块的输出端连接，用于对抽取后的数据进行fft处理；所述ifft模块与雷达多通道信号预处理装置的输出模块连接；所述脉压系数设置模块输入端与所述多通道延时估计与校准模块连接，输出端与所述复数乘法模块连接。
在其他的实施例中，所述多通道延时估计与校准模块包括多个输入端、多通道延时计算器以及多个输出端，所述多个输入端分别与各脉冲压缩模块的ifft模块输出端连接，用于接收各通道的脉冲压缩数据；多通道延时计算器根据输入的各通道脉冲压缩数据，估计出各通道之间的延迟时间差值；所述多个输出端分别与各脉冲压缩模块的脉压系数设置模块连接，用于将所述延迟时间差值发送给所述脉压系数设置模块。
在其他的实施例中，所述多个通道信号压缩单元包括和通道信号压缩单元、方位差通道信号压缩单元、俯仰差通道信号压缩单元以及保护通道信号压缩单元。
在其他的实施例中，所述雷达多通道信号预处理装置采用fpga或dsp实现。
在本实用新型的另一个实施方式中，还提供了一种雷达多通道信号脉冲压缩单元，该脉冲压缩单元包括脉冲压缩模块该脉冲压缩模块包括依次连接的fft模块、复数乘法模块以及ifft模块，所述fft模块与数字下频模块的输出端连接，用于对抽取后的数据进行fft处理；所述ifft模块与脉冲压缩信号输出模块连接，该脉冲压缩单元还包括一多通道延时估计与校准模块，所述脉冲压缩模块还包括一脉压系数设置模块，所述多通道延时估计与校准模块设置所述ifft模块与脉压系数设置模块之间，用于计算通道的延迟时间差值，以允许所述脉冲压缩模块根据该延迟时间差值对其脉冲压缩系数进行更新。
在其他的实施例中，所述多通道延时估计与校准模块包括输入端、多通道延时计算器以及输出端，所述输入端分别与脉冲压缩模块的ifft模块输出端连接，用于接收通道的脉冲压缩数据；多通道延时计算器根据输入的通道脉冲压缩数据，估计出通道的延迟时间差值；所述输出端分别与脉压系数设置模块连接，用于将所述延迟时间差值发送给所述脉压系数设置模块。
在其他的实施例中，所述多个通道信号压缩单元为和通道信号压缩单元、方位差通道信号压缩单元、俯仰差通道信号压缩单元或保护通道信号压缩单元。
在其他的实施例中，所述雷达多通道信号脉冲压缩单元采用fpga或dsp实现。
由于采用上述方案，本实用新型具有如下技术效果：
与现有技术相比，本实用新型公开的雷达多通道信号预处理装置将多通道延迟时间校准模块融入到后级的脉冲压缩处理模块中，在不降低雷达系统性能的情况下，优化了信号处理流程，降低了雷达多通道信号预处理装置的硬件实现复杂度。
附图说明
图1为根据本实用新型具体实施方式的雷达多通道信号脉冲压缩装置结构示意图；
图2为根据本实用新型一实施例的脉冲压缩模块结构示意图；
图3为根据本实用新型一实施例的雷达多通道信号脉冲压缩过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进行更详细地描述。
雷达导引头通过主动发射机主动发送信号，目标回波信号通过接收天线接收，通过高频收发组件、中频收发组件调理后，到达信号处理机，经数模转换得到目标回波数据。本实用新型用于对天线和通道、方位差通道、俯仰差通道及保护通道等多路回波信号进行正交变换、低通滤波及脉冲压缩等信号预处理操作，为后续目标检测提供目标数据。
为实现雷达的多通道信号预处理，雷达系统的多通道信号预处理装置包括多个信号通道1,2……n、adc模块、数字下变频模块、多通道延时估计与校准模块以及脉冲压缩模块。
所述adc模块用于从信号源，如天线模块处采集回波信号，并完成多路回波信号的模数转换，将实模拟信号转换成实数字信号输入雷达系统。
数字下变频模块用于将实数字信号处理成复数字信号。
多通道延时估计与校准模块用于完成多个通道回波信号间的延迟时间差值估计与校准，使得一个信号通过多通道后，能有相同的延迟时间。
脉冲压缩模块用于对回波信号与本地信号进行匹配滤波，以提取出回波信号中的目标距离信息。
在现有的雷达系统多通道信号预处理装置中，多通道延时估计与校准模块作为关键模块设置在数字下变频模块和脉冲压缩模块之间，其通常是在估计出各通道延迟时间差值后，先在时域对数字下变频后的多通道数据按延迟时间差值进行搬移，即需要将各通道的数据在内存中对齐，在完成校准后，再进行脉冲压缩步骤。然而该结构在实际工程应用中由于雷达回波数据吞吐量很大，多通道的数据在内存中按延迟时间差值进行数据对齐这个步骤比较困难。
为此，本实用新型提供了一种雷达多通道信号预处理装置，其结构参照图1。如图1所示，该雷达多通道信号预处理装置包括多个通道信号压缩单元以及分别与所述通道信号压缩单元连接的多通道延迟时间插值估计模块。
所述多个通道信号压缩单元至少包括两个单元，例如2-4个通道信号压缩单元。所述多个通道信号压缩单元中的每一个均包括信号通道、adc模块、数字下频模块以及脉冲压缩模块。所述信号通道用于传输从从信号源，如天线模块处接收的回波信号；所述adc模块用于采集所述回波信号，并完成对应通道回波信号的模数转换，将实模拟信号转换成实数字信号输入雷达系统；数字下变频模块用于将实数字信号处理成复数字信号；脉冲压缩模块用于对回波信号与本地信号进行匹配滤波，以提取出回波信号中的目标距离信息。
在本实用新型的一个具体实施例中，如图3所示，所述多个通道信号压缩单元包括四个单元，即和通道信号压缩单元、方位差通道信号压缩单元、俯仰差通道信号压缩单元以及保护通道信号压缩单元。
所述多通道延时估计与校准模块，分别与各通道信号压缩单元的脉冲压缩模块输入端和输出端连接，用于对各通道回波信号间的延迟时间差值估计与校准，使得一个信号通过所述各通道后，能有相同的延迟时间。
如图2所示，根据本实用新型的一个具体实施例，各通道信号压缩单元的脉冲压缩模块包括依次连接的fft模块、复数乘法模块以及ifft模块，所述fft模块与所述数字下频模块的输出端连接，用于对抽取后的数据进行fft处理；所述ifft模块与雷达多通道信号预处理装置的输出模块连接；所述脉冲压缩模块还包括一脉压系数设置模块，该脉压系数设置模块与所述复数乘法模块连接，用于对所述复数乘法模块中的脉冲压缩系数进行设置。
所述多通道延时估计与校准模块包括多个输入端、多通道延时计算器以及多个输出端，所述多个输入端分别与各脉冲压缩模块的ifft模块输出端连接，用于接收各通道的脉冲压缩数据；多通道延时计算器根据输入的各通道脉冲压缩数据，以和通道为基准，估计出各通道之间的延迟时间差值；所述多个输出端分别与各脉冲压缩模块的脉压系数设置模块连接，用于将所述延迟时间差值发送给所述脉压系数设置模块。
各脉压系数设置模块根据输入的延迟时间差值更新其脉冲压缩系数。更新脉冲压缩系数后，各通道的脉冲压缩模块实现了通道间延迟时间差值的校准功能。
本实用新型的雷达多通道信号预处理装置可以采用fpga实现，并利用fpga的fifo组对信号处理过程中产生的数据进行缓存。根据另外的实施例，所述雷达多通道信号预处理装置也可以采用数字信号处理器(dsp)实现，尤其是内部集成了fft变换模块以及较大片内存储器的处理器，例如adsp-21060等。
以下结合图3对本实用新型的工作过程进行描述。
如图3所示，该雷达多通道信号预处理装置用于对包括和通道、方位差通道、俯仰差通道以及保护通道4个通道1-4的回波信号进行预处理。
由信号源输出一个标准的线性调频信号到上述4个通道中，同时所述脉压系数设置模块内配置初始的线性调频信号对应的频域脉压系数x。
所述4通道的线性调频信号经过进行模数转换、数字下变频处理以及采用脉冲压缩系数x的脉冲压缩模块处理后，输入到多通道延迟时间差值估计模块中。
多通道延迟时间差值估计模块的多通道延时计算器搜索判断各通道信号的最大值，并记录其最大值所在的通道序号。例如所述4个通道可分别记为n1、n2、n3、n4。并且，所述多通道延时计算器以第一个通道，例如和通道为基准，计算各通道的延迟时间差值，即1至4通道分别为0、n2-n1、n3-n1、n4-n1。
多通道延迟时间差值估计模块将各个延迟时间差值传输到脉冲压缩模块中的脉压系数设置模块中，所述复数乘法模块根据该延迟时间差值对初始脉冲压缩系数x进行乘法运算，以获得更新的脉冲压缩系数。
根据一个具体的实施例，所述更新的脉冲压缩系数可以采用如下乘法运算公式(1)-(4)获得：
y1＝x×ej2πf0(1)
y2＝x×ej2πf(n2-n1)(2)
y3＝x×ej2πf(n3-n1)(3)
y4＝x×ej2πf(n4-n1)(4)
因此，更新了脉冲压缩系数的脉冲压缩模块能够实现通道间延迟时间差值校准功能。
本实用新型通过将多通道延迟时间差值估计模块设置在脉冲压缩模块的输出端与脉冲压缩系数设置模块之间，使其能够根据信号理论中的时频对称原理，即信号的时域搬移等于在频域给信号乘以一个相位矢量，将雷达回波信号的时域搬移操作转换成频域的信号相乘操作。并且，将频域的相位矢量与脉冲压缩模块中初始脉压系数相乘，以更新脉压系数，使得脉冲压缩模块除原来的脉压功能外，还具备了通道间延迟时间差值校准功能，在不降低雷达系统性能的情况下，降低了雷达系统的实现复杂度。
以上实施方式仅用以说明本实用新型实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本实用新型实施例的技术方案的精神和范围。
1.一种雷达多通道信号预处理装置，包括多个通道信号压缩单元，通道信号压缩单元分别包括依次连接的信号通道、adc模块、数字下频模块以及脉冲压缩模块，其特征在于：还包括一多通道延时估计与校准模块，所述脉冲压缩模块包括一脉压系数设置模块，所述多通道延时估计与校准模块设置在各通道信号压缩单元的脉冲压缩模块输出端与脉压系数设置模块之间，用于根据各通道的输出值计算各通道的延迟时间差值，以允许所述脉冲压缩模块根据该延迟时间差值对其脉冲压缩系数进行更新。
2.根据权利要求1所述的雷达多通道信号预处理装置，其特征在于：所述脉冲压缩模块还包括依次连接的fft模块、复数乘法模块以及ifft模块，所述fft模块与所述数字下频模块的输出端连接，用于对抽取后的数据进行fft处理；所述ifft模块与雷达多通道信号预处理装置的输出模块连接；所述脉压系数设置模块输入端与所述多通道延时估计与校准模块连接，输出端与所述复数乘法模块连接。
3.根据权利要求2所述的雷达多通道信号预处理装置，其特征在于：所述多通道延时估计与校准模块包括多个输入端、多通道延时计算器以及多个输出端，所述多个输入端分别与各脉冲压缩模块的ifft模块输出端连接，用于接收各通道的脉冲压缩数据；多通道延时计算器根据输入的各通道脉冲压缩数据，估计出各通道之间的延迟时间差值；所述多个输出端分别与各脉冲压缩模块的脉压系数设置模块连接，用于将所述延迟时间差值发送给所述脉压系数设置模块。
4.根据权利要求1-3任一项所述的雷达多通道信号预处理装置，其特征在于：所述多个通道信号压缩单元包括和通道信号压缩单元、方位差通道信号压缩单元、俯仰差通道信号压缩单元以及保护通道信号压缩单元。
5.根据权利要求1-3任一项所述的雷达多通道信号预处理装置，其特征在于：所述雷达多通道信号预处理装置采用fpga或dsp实现。
6.一种雷达多通道信号脉冲压缩单元，该脉冲压缩单元包括脉冲压缩模块，该脉冲压缩模块包括依次连接的fft模块、复数乘法模块以及ifft模块，所述fft模块与数字下频模块的输出端连接，用于对抽取后的数据进行fft处理；所述ifft模块与脉冲压缩信号输出模块连接，其特征在于，该脉冲压缩单元还包括一多通道延时估计与校准模块，所述脉冲压缩模块还包括一脉压系数设置模块，所述多通道延时估计与校准模块设置所述ifft模块与脉压系数设置模块之间，用于计算通道的延迟时间差值，以允许所述脉冲压缩模块根据该延迟时间差值对其脉冲压缩系数进行更新。
7.根据权利要求6所述的雷达多通道信号脉冲压缩单元，其特征在于：所述多通道延时估计与校准模块包括输入端、多通道延时计算器以及输出端，所述输入端分别与脉冲压缩模块的ifft模块输出端连接，用于接收通道的脉冲压缩数据；多通道延时计算器根据输入的通道脉冲压缩数据，估计出通道的延迟时间差值；所述输出端分别与脉压系数设置模块连接，用于将所述延迟时间差值发送给所述脉压系数设置模块。
8.根据权利要求6-7任一项所述的雷达多通道信号脉冲压缩单元，其特征在于：所述多个通道信号压缩单元为和通道信号压缩单元、方位差通道信号压缩单元、俯仰差通道信号压缩单元或保护通道信号压缩单元。
9.根据权利要求6-7任一项所述的雷达多通道信号脉冲压缩单元，其特征在于：所述雷达多通道信号脉冲压缩单元采用fpga或dsp实现。
技术总结