一种雷达数字信号的幅相校准方法、系统、设备及介质与流程
本申请实施例涉及信号处理，特别涉及一种雷达数字信号的幅相校准方法、系统、设备及介质。
背景技术：
1、一般地，雷达对目标的角度测量都要使用到和差比较器和相位检波器，和差比较器形成目标的和/差波束，相位检波器以和信号为基准，提取角误差信号的数据，其对于雷达的和差接收通道的相位一致性和稳定性具有很高要求。
2、而随着数字电路的高速发展，在现代雷达中，已普遍采用数字相位检波器代替模拟相位检波器来完成角误差信号的提取。在天线接收回波，经过馈源形成和、差路射频信号后，会分别经过各种信号处理模块，最终形成和、差路同向正交(in-phase quadrature，iq)信号，该iq信号经过数字检波形成最终的角误差信号。
3、然而，由于信号传输路径不同以及各器件延时不同引起的差异远大于采样周期，因此实际上最终形成的和、差iq信号之间的幅度及相位关系是不一致的，从而影响了雷达对目标的角度测量。
技术实现思路
1、本申请实施例的目的在于提供一种雷达数字信号的幅相校准方法、系统、设备及介质，可以对和差信号进行幅相校准，确保其幅相一致性。
2、为解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种雷达数字信号的幅相校准方法，应用于fpga，包括以下步骤：
3、获取雷达的和路射频信号与差路射频信号分别对应的和路数字信号与差路数字信号；
4、对所述和路数字信号与所述差路数字信号分别进行快速傅里叶变换，以获得和路数字信号和差路数字信号中的模值最大点所对应的信号，并确定所述和路数字信号中的模值最大点所对应的信号与所述差路数字信号中的模值最大点所对应的信号的幅值比与相位差；
5、以和路数字信号为基准，结合所述幅值比和所述相位差获取第一幅相校准系数，并通过所述第一幅相校准系数同时校准差路数字信号的幅值与相位，或者以差路数字信号为基准，结合所述幅值比和所述相位差获取第二幅相校准系数，并通过所述第二幅相校准系数同时校准和路数字信号的幅值与相位。
6、在一些可选的实施例中，所述和路数字信号和差路数字信号中的模值最大点通过以下公式计算：
7、
8、其中，n表示和路数字信号或差路数字信号的模值最大点，fjz表示和路射频信号与差路射频信号的频率，nfft表示快速傅里叶变换的变换点数，fs表示和路数字信号与差路数字信号的采样频率。
9、在一些可选的实施例中，所述对所述和路数字信号与所述差路数字信号分别进行快速傅里叶变换，包括：
10、从所述和路数字信号与所述差路数字信号分别选取2048个点信号，并对选取的点信号作快速傅里叶变换。
11、在一些可选的实施例中，所述和路数字信号中模值最大点所对应的信号与所述差路数字信号中模值最大点所对应的信号的幅值比通过以下公式计算：
12、
13、所述和路数字信号中模值最大点所对应的信号与所述差路数字信号中模值最大点所对应的信号的相位差通过以下公式计算：
14、
15、式中，表示幅相差，i∑表示和路数字信号的幅值的实部，q∑表示和路数字信号的幅值的虚部，iδ表示差路数字信号的幅值的实部，qδ表示差路数字信号的幅值的虚部。
16、在一些可选的实施例中，所述第一幅相校准系数通过以下公式计算：
17、
18、所述通过所述第一幅相校准系数同时校准差路数字信号的幅值与相位，包括：
19、通过以下公式校准差路数字信号的幅值与相位：
20、iδjz+jqδjz＝(iδiδjzxx-qδqδjzxx)+j(iδqδjzxx+qδiδjzxx)
21、式中，iδjz表示差路数字信号校准后的实部，qδjz表示差路数字信号校准后的虚部，表示第一幅相校准系数的实部，qδjzxx表示第一幅相校准系数的虚部。
22、本申请的实施例还提供了一种雷达数字信号的幅相校准系统，包括：包含信号获取模块、幅相对比模块和幅相校准模块的fpga；
23、所述信号获取模块用于获取雷达的和路射频信号与差路射频信号分别对应的和路数字信号与差路数字信号；
24、所述幅相对比模块用于对所述和路数字信号与所述差路数字信号分别进行快速傅里叶变换，以获得和路数字信号和差路数字信号中的模值最大点所对应的信号，并确定所述和路数字信号中的模值最大点所对应的信号与所述差路数字信号中的模值最大点所对应的信号的幅值比与相位差；
25、所述幅相校准模块用于以和路数字信号为基准，结合所述幅值比和所述相位差获取第一幅相校准系数，并通过所述第一幅相校准系数同时校准差路数字信号的幅值与相位，或者以差路数字信号为基准，结合所述幅值比和所述相位差获取第二幅相校准系数，并通过所述第二幅相校准系数同时校准和路数字信号的幅值与相位。
26、本申请的实施例还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器中存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述雷达数字信号的幅相校准方法。
27、本申请的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述雷达数字信号的幅相校准方法。
28、本申请的实施例提供的雷达数字信号的幅相校准方法，至少具有以下有益效果：
29、本申请中在获取到雷达的和路射频信号与差路射频信号各自对应的和路数字信号与差路数字信号(也即分别经过多次不同的信号处理后所生成的和路数字信号与差路数字信号)后，通过分别计算和路数字信号与差路数字信号之间的幅值比与相位差来获取和路数字信号与差路数字信号幅相校准系数，以便以和路数字信号或差路数字信号为基准，通过幅相校准系数校准差路数字信号或和路数字信号的幅值与相位，使得和路数字信号与差路数字信号的幅值与相位关系保持一致，满足角误差信号提取的要求，从而有利于实现雷达对目标的角度测量。并且，在计算幅值比与相位差时，选取的和路与差路信号为和路数字信号和差路数字信号中的模值最大点所对应的信号，基于此计算的校准系数可以保证在低信噪比下的校准精度。此外，整个校准流程仅通过fpga就可以实现，不用额外增加器件，实现方法简单、成本低。
技术特征：
1.一种雷达数字信号的幅相校准方法，其特征在于，应用于fpga，包括：
2.根据权利要求1所述的雷达数字信号的幅相校准方法，其特征在于，所述和路数字信号和差路数字信号中的模值最大点通过以下公式计算：
3.根据权利要求2所述的雷达数字信号的幅相校准方法，其特征在于，所述对所述和路数字信号与所述差路数字信号分别进行快速傅里叶变换，包括：
4.根据权利要求1所述的雷达数字信号的幅相校准方法，其特征在于，所述和路数字信号中模值最大点所对应的信号与所述差路数字信号中模值最大点所对应的信号的幅值比通过以下公式计算：
5.根据权利要求4所述的雷达数字信号的幅相校准方法，其特征在于，所述第一幅相校准系数通过以下公式计算：
6.一种雷达数字信号的幅相校准系统，其特征在于，包括：包含信号获取模块、幅相对比模块和幅相校准模块的fpga；
7.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至5中任一项所述的雷达数字信号的幅相校准方法。
8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述的雷达数字信号的幅相校准方法。
技术总结
本申请涉及信号处理技术领域，公开了一种雷达数字信号的幅相校准方法，包括：获取雷达的和路射频信号与差路射频信号分别对应的和路数字信号与差路数字信号；对和路数字信号与差路数字信号分别进行快速傅里叶变换，以获得和路数字信号和差路数字信号中的模值最大点所对应的信号，并确定和路数字信号中的模值最大点所对应的信号与差路数字信号中的模值最大点所对应的信号的幅值比与相位差；以和路数字信号为基准，结合幅值比和相位差获取第一幅相校准系数，并通过第一幅相校准系数同时校准差路数字信号的幅值与相位，或者以差路数字信号为基准，结合幅值比和相位差获取第二幅相校准系数，并通过第二幅相校准系数同时校准和路数字信号的幅值与相位。
技术研发人员：李增元,梁自龙,郑亚辉,刘娅辛
受保护的技术使用者：西安华瑞恒泰信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23