一种基于Vivado-HLS的LCMV旁瓣抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Vivado

【技术实现步骤摘要】
一种基于Vivado
‑
HLS的LCMV旁瓣抑制方法


[0001]本专利技术属于信息处理
，具体涉及一种基于Vivado
‑
HLS的LCMV旁瓣抑制方法。

技术介绍

[0002]随着现代雷达技术的发展，雷达的干扰形式和类型越来越多样化，其中，抑制旁瓣干扰是雷达抗干扰技术的一个热门研究方向。
[0003]现有技术中，通常基于线性约束最小方差波束形成算法(LCMV，Linearly Contrained Minimum Variance)进行自适应抑制旁瓣干扰。
[0004]但是，现有技术在进行开发的过程中，通常先进行软件仿真，再将算法基于FPGA进行实现。由于verilog语言的局限性，不能保证上述算法的运算精度，且具有可移植性差、算法开发周期长和时序逻辑调节难度大等缺点。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于Vivado
‑
HLS的LCMV旁瓣抑制方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]一种基于Vivado
‑
HLS的LCMV旁瓣抑制方法，所述方法包括：步骤1：获取回波信号数据矩阵、期望目标的角度信息；其中，所述角度信息包括俯仰角和方位角；步骤2：基于回波信号数据矩阵，获取所述回波信号数据矩阵对应的自相关矩阵和自相关矩阵的逆矩阵；步骤3：根据所述期望目标的角度信息，计算静态空域导向矢量；步骤4：将所述自相关矩阵的逆矩阵与所述静态空域导向矢量进行点乘处理，以得到最优权矢量；步骤5：基于Vivado HLS，将所述最优权矢量生成为目标IP核；步骤6：通过FPGA调用所述目标IP核，以实现旁瓣抑制。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤1包括：步骤1
‑
1：对获取的基带的回波信号数据矩阵进行抽样处理；其中，回波信号数据矩阵表示为：X＝[N
×
M]，其中，N表示通道个数，M表示采样后回波信号的长度信息；步骤1
‑
2：将抽样处理后的回波信号数据矩阵，表示为：
[0008][0009]其中，K表示抽取倍数；步骤1
‑
3：将获取的期望目标的俯仰角表示为期望目标的方位角表示为θ。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤2包括：步骤2
‑
1：设M/K为Ns，得到回波信号数据矩阵X对应的自相关矩阵，表示为：
[0011][0012]其中，Ns表示原始数据长度经K倍抽样后的长度；步骤2
‑
2：对自相关矩阵求逆，以
得到自相关矩阵的逆矩阵，表示为：其中，自相关矩阵和自相关矩阵的逆矩阵的大小均为N
×
N。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]1、本专利技术能够利用Vivado HLS工具采用C++语言编写，提高运算结果的精度，提高计算简易度，有效提高了算法的开发效率，生成可以直接被FPGA调用的IP核，大大提高了算法的可移植性；
[0015]2、本专利技术能够先对获取到的回波信号数据矩阵进行抽样处理，能够能够在保证有效数据不失真的前提下，极大地减少数据量，从而提高后续自相关矩阵与自相关矩阵的逆矩阵的计算效率；
[0016]3、本专利技术通过Vivado HLS，对数据进行并行计算，以对整体代码或者部分代码进行综合优化或者流水线优化等，能够提高算法效率，降低资源消耗。
[0017]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例提供的一种基于Vivado
‑
HLS的LCMV旁瓣抑制方法示意图；
[0019]图2是本专利技术实施例提供的一种天线模型平面示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0021]本专利技术是在目标回波信号经过初步信号处理至基带后，对其进行LCMV算法处理，最终达到在目标方向没有失真同时进行旁瓣抑制。本专利技术基于Vivado HLS软件用C++语言进行抗干扰算法的实现，并最终生成可以被FPGA调用的IP核，能够克服verilog语言自身造成的精度低、可移植性差等缺陷，本专利技术能够大大降低了算法开发周期。
[0022]实施例
[0023]请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种基于Vivado
‑
HLS的LCMV旁瓣抑制方法示意图，所述方法包括：
[0024]步骤1：获取回波信号数据矩阵、期望目标的角度信息；其中，所述角度信息包括俯仰角和方位角。
[0025]可选的，所述步骤1包括：
[0026]步骤1
‑
1：对获取的基带的回波信号数据矩阵进行抽样处理；其中，回波信号数据矩阵表示为：
[0027]X＝[N
×
M]，
[0028]其中，N表示通道个数，M表示采样后回波信号的长度信息。
[0029]M个点中包含了目标的速度距离等有效信息。示例如，将M设为4096，N设为12，表示12路通道信号。
[0030]步骤1
‑
2：将抽样处理后的回波信号数据矩阵，表示为：
[0031][0032]其中，K表示抽取倍数。
[0033]所述目标回波信号数据矩阵为N
×
M维矩阵，表示接收机有N个接收通道，每个通道数据采样点数为M，对每个通道的回波数据做K倍的抽样，抽样后的回波数据点数为M/K，用Ns表示，Ns需满足Ns≥2N的条件。
[0034]由于回波数据的长度通常较长，因此数据矩阵需占用较大的资源且不便于计算自相关矩阵以及自相关矩阵的逆矩阵。在本专利技术中首先将获取到的回波信号数据长度进行抽样，抽取之后的数据点数为M/K。需要说明的是，抽取得到的点数可由本领域技术人员根据业务需要进行设置，只要能够简化计算，缩小数据点数即可。示例如，设K为64，所以最终得到的数据长度为64个点，即X＝[12
×
64]。
[0035]步骤1
‑
3：将获取的期望目标的俯仰角表示为期望目标的方位角表示为θ。
[0036]所述期望目标方位角与俯仰角的角度信息通过FPGA提供。
[0037]步骤2：基于回波信号数据矩阵，获取所述回波信号数据矩阵对应的自相关矩阵和自相关矩阵的逆矩阵。
[0038]可选的，所述步骤2包括：
[0039]步骤2
‑
1：设M/K为Ns，得到回波信号数据矩阵X对应的自相关矩阵，表示为：
[0040][0041]其中，Ns表示原始数据长度经K倍抽样后的长度。
[0042]可选的，所述步骤2
‑
1包括：
[0043]步骤2
‑
11：将所述回波信号数据矩阵X分类为N组第一向量。
[0044]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Vivado
‑
HLS的LCMV旁瓣抑制方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：获取回波信号数据矩阵、期望目标的角度信息；其中，所述角度信息包括俯仰角和方位角；步骤2：基于回波信号数据矩阵，获取所述回波信号数据矩阵对应的自相关矩阵和自相关矩阵的逆矩阵；步骤3：根据所述期望目标的角度信息，计算静态空域导向矢量；步骤4：将所述自相关矩阵的逆矩阵与所述静态空域导向矢量进行点乘处理，以得到最优权矢量；步骤5：基于Vivado HLS，将所述最优权矢量生成为目标IP核；步骤6：通过FPGA调用所述目标IP核，以实现旁瓣抑制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤1
‑
1：对获取的基带的回波信号数据矩阵进行抽样处理；其中，回波信号数据矩阵表示为：X＝[N
×
M]，其中，N表示通道个数，M表示采样后回波信号的长度信息；步骤1
‑
2：将抽样处理后的回波信号数据矩阵，表示为：其中，K表示抽取倍数；步骤1
‑
3：将获取的期望目标的俯仰角表示为期望目标的方位角表示为θ。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤2
‑
1：设M/K为Ns，得到回波信号数据矩阵X对应的自相关矩阵，表示为：其中，Ns表示原始数据长度经K倍抽样后的长度；步骤2
‑
2：对自相关矩阵求逆，以得到自相关矩阵的逆矩阵，表示为：其中，自相关矩阵和自相关矩阵的逆矩阵的大小均为N
×
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵佳琪，冯浩轩，全英汇，张宇，吴征程，刘成，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：