采样的中频信号进带通滤波和抽取,使得数据速率更低,带宽更小,方便获得更加精细的频率分辨能力;加窗可以压制频谱泄露,让主辩变的更窄,更加利于信号的分辨;并行的FFT模块是为信号的实时处理进行准备,当带宽较小时,可以考虑用高速串行FFT代替并行FFT运算,在满足数据速率或者不考虑实时处理的情况下,这样做有利于减少FPGA资源。
FPGA内部实现的核心功能是校正处理、方位角运算和定单向处理,主要的运算步骤如下:
①上电阶段,各频点IQ数据会传送给上位机,由上位机计算校准信号的幅相差,计算完毕后将幅相差值下发到FPGA中;
②读取1组幅度值A1、A2、A3;
③调用Cordic模块计算反正切值;
④读取相位值P1、P2、P3;
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⑤通过表1和公式(5)得出正确的方位角。
图3系统资源占用情况
23结果验证
本项目FPGA选型为Altera公司的EP3SE110F1152I3,采用3路并行1024点FFT,将FFTIP核设置在流模式工作状态,整个软件编译后资源占用情况如图3所示。由于目前全部模块均采用并行处理,对于资源紧张,同时对实时性要求不高的应用场景,可以按照需求,对三路数据串并转换,按照串行帧模式,输入到各个模块,可以最大程度的减小FPGA内部资源。
3结论
将实际IQ数据存储后采用Matlab进行分析,得出结果后和FPGA硬件实现的结果进行对比。以15度为间隔,信号频率15MHz,实测结果如图4所示。
图4
通过上面的对比,发现FPGA硬件实现的性能和Matlab仿真结果基本差不多,测向精度均能控制在1o左右,结果与理论相符,证明算法实现正确。它们之间的误差主要是由于数据在定点算法中的精度损失带来。
本文创新点:本文针对Watso
Watt测向算法进行了深入研究,通过利用FPGA的快速并行处理能力,实现Watso
Watt测向算法的实时处理,提高对短时信号和跳频信号的截获能力。
本项目数据来源:车载短波侦测站实际数据。
【参考文献】
1HH金克斯小孔径无线电测向J电子工业部第36研究所,1995:27
2张尔扬,王莹短波通信技术M国防工业出版社,2002:212
责任编辑:薛俊歌
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