一种抗干扰单通道测向处理装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数据实时测向处理分析，特别涉及基于FPGA的抗干扰单通道测向处理。
【背景技术】
[0002]测向数据处理和采集是衡量测向系统精度的重要技术难度之一。市面上的绝大部分测向处理器采集数据数据的有效性和实时性得不到保证，故导致测向系统稳定与测向系统精度一直达不到国外先进水平。在无线电导航及无线电探测等方面应用较广，军事、竞技都可应用。
[0003]测向设备一般由四部分组成，即测向天线(阵)、测向信号预处理器、测向接收机和测向终端机。现在测向接收机和测向终端机大多采用计算机主控测向机被控模式，无法完成双向通信和连接，无法有效抗测向干扰和误差，导致测向精度提高较难保证。
【发明内容】
[0004]为保证系统采集数据稳定性，为后续测向分析提供重要可靠数据，大大减少数据误码率，提高测向准确度和稳定性，本发明提出了一种抗干扰单通道测向处理装置及方法，技术方案如下:
一种抗干扰单通道测向处理装置，包括射频信号截获系统、测向中频处理系统以及计算机终端；其特征在于射频信号截获系统与测向中频处理系统相连，并向测向中频处理系统输出模拟中频信号，测向中频处理系统与计算机终端双向连接。
[0005]测向中频处理系统通过网络设置所述射频信号截获系统，射频信号截获系统捕获环境中VHF/UHF频段的无线电波信号，并将截获到的无线电信号转换为模拟中频信号输出到所述测向中频处理系统，测向中频处理系统把接收到的模拟中频信号转换为数字中频信号后进行数字下变频处理生成数据基带信号，并对数据基带信号进行测向抗干扰处理后传送到所述计算机终端。计算机终端发出中频控制指令输入测向中频处理系统中，测向中频处理系统将处理完的数据基带信号回送计算机终端。
[0006]测向处理系统为现场可编程门阵列实现的独立功能系统，包括数字下变频模块、测向抗干扰模块、数据存储模块、数据输出模块；数字下变频模块输出端与测向抗干扰模块输入端相连，测向抗干扰模块输出端分别连接数据存储模块和数据输出模块，数据存储模块与数据输出模块相连。
[0007]数据下变频模块将接收到的数字中频信号转换成数据基带信号，并输出到测向抗干扰模块，进行数据分析测向剔除干扰信号，经过处理的测向数据存入到数据存储模块，并通过数据输出模块把测向数据传输到计算机终端。
[0008]射频截获系统与测向中频处理系统通过DB25接口连接。
[0009]射频截获系统输出模拟中频信号通过SMA接口输入测向中频处理系统。
[0010]测向中频处理系统与所述计算机终端通过PCI接口相连。
[0011]一种抗干扰单通道测向处理方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1:捕获环境中捕获环境中VHF/UHF频段的无线电波信号转换为模拟中频信号；
S2:通过数据采集板，把模拟中频信号变换为数字中频信号，并对数字中频信号进行数字下变频处理，生成数据基带信号；
53:对数据基带信号进行测向抗干扰处理，采集测向信号；
54:将测向数据传送给计算机终端。
[0012]进一步地，步骤S2所述数字下变频处理包括如下步骤:
521:对信号的带宽大小进行编码，形成不同带宽号，通过查表法对数字中频信号进行数据混频；
522:根据上位机网口指令对不同带宽信号进行宽窄滤波，生成数据基带信号；
523:通过多路数据选择系统输出所需数据基带信号。
[0013]再进一步地，步骤S22所述宽窄滤波包括如下步骤:
5221:根据上位机指令读取带宽号，若是0~1，则进行并行256阶有限脉冲响应宽带滤波，滤波范围为40M~20M，并继续向下判断，若不是则直接向下读取带宽号；
5222:读取S221步骤后的信号，若带宽号是2~8，则进行串行128阶有限脉冲响应宽带滤波，滤波范围为5M~1M，并继续向下判断，若不是则直接向下读取带宽号；
5223:对S222步骤后的信号进行频偏调整；
5224:读取S223步骤后的信号，若带宽号是10~16，则进行串行128阶有限脉冲响应窄带滤波，滤波范围为500K~150K，并继续向下判断，若不是则直接向下读取带宽号；
5225:读取S224步骤后的信号，若带宽号是18~32，则进行串行128阶有限脉冲响应窄带滤波，滤波范围为120Κ~1Κ，并进入多路数据选择系统，若不是则直接进入多路数据选择系统。
[0014]步骤S3所述处理包括如下步骤:
531:发送握手协议信号与天线控制板取得通信；若没有成功，启动延时重发机制，若连续10次重发都没成功，向上位机发送错误类型码，告知人员检查电路连线和抗干扰单通道测向处理装置；
532:对需要打通的天线进行编码(0~Ν)和驻留时间参数设置；
533:启动天线控制触发信号；
534:查询当前组天线i是否打通成功；若没有打通，重发触发信号，若连续重发5次触发信号天线无法打通，向上位机发送一个错误标志码，告知操作人员检修此组天线高低端子是否损坏；
535:若此组天线i打通成功，进行延时去抖，采集测向数据没有抖动。
[0015]S36:按照上位机指令采集设定点数测向数据。
[0016]S37:对采集到的测向数据进行排序，剔除异常测向数据值。
[0017]S38:抗干扰处理完成后，输出天线i的测向数据到数据存储模块中。
[0018]S39:判断O彡i彡N，若是，则运算i=i+l，重复S34，启动下一组天线打通流程；若否，表示所有天线组打通完成，结束轮询测向，等待下次测向命令。
[0019]本发明中，采用握手协议信号保证采集数据有效性，通过测向抗干扰算法保证整个系统采集数据的稳定性，为后面测向分析提供重要可靠数据，大大减少数据误码率，提高测向准确度和稳定性。
【附图说明】
[0020]图1为本发明具体实施例装置结构框图。
[0021]图2为测向中频处理系统结构示意图。
[0022]图3为对数字下变频(DDC)算法流程图。
[0023]图4为测向抗干扰流程图。
【具体实施方式】
[0024]本说明书(包括任何权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征或过程中的步骤，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。同时本说明书中对替代特征的描述是对等同技术特征的描述，不得视为对公众的捐献。
[0025]本说明书(包括任何权利要求、摘要和附图)中用语若同时具有一般含义与本领域特有含义的，如无特殊说明，均定义为本领域特有含义。下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。如图1所示，抗干扰单通道测向处理装置，包括射频信号截获系统、测向中频处理系统以及计算机终端。射频信号截获系统与测向中频处理系统通过DB25接口相连，该接口用SPI时序控制射频信号截获系统包括调谐频率控制、射频衰减控制、中频衰减控制、工作模式控制、中频带宽控制、功耗模式控制等。射频信号截获系统输出模拟中频信号通过SMA接口输入测向中频处理系统。测向中频处理系统与工业计算机终端通过PCI接口相连。
[0026]测向中频处理系统通过网络设置射频信号截获系统，射频信号截获系统捕获环境中VHF/UHF频段的无线电波信号，并将截获到的无线电信号转换为模拟中频信号输出到测向中频处理系统，通过测向中频系统中的数据采集板，把模拟中频信号变换为数字中频信号。测向中频处理系统把接收到的数字中频信号进行数字下变频处理生成数据基带信号，并对数据基带信号进行测向抗干扰处理后传送到计算机终端。计算机终端发出中频控制指令输入测向中频处理系统中，测向中频处理系统将处理完的数据基带信号回送计算机终端，以便进行下一步处理。
[0027]图2为测向中频处理系统结构示意图。测向中频处理系统是由现场可编程门阵列(FPGA)实现的独立功能系统，通过PCI接口与工业计算机终端控制中心通信，包括数字下变频(DDC)模块、测向抗干扰模块、数据存储模块、数据输出模块。数字中频信号通过DDC模块后变成数据基带IQ信号，变换后的数据基带IQ信号通过测向抗干扰模块，分析测向数据提出干扰信号，存入数据存储模块中。最后，通知上位机读出数据存储模块中的测向数据，通过数据输出模块把测向数据传递到PCI总线上。
[0028]图3为对数字中频信号进行数字下变频(DDC)算法流程图。首先，对进入DDC系统中的数字中频信号进行数字混频(NCO)。其次，根据上位机指令进行不同带宽的滤波。最后，处理完成后的数据基带信号，通过多路数据选择系统输出一路数据基带IQ信号。DDC算法的具体处理步骤如下:
S1:对信号的带宽大小进行编码，形成不同带宽号，通过查表法对数字中频信号进行数据混频；
S2:根据上位机网口指令对不