[发明专利]一种基于FPGA的自适应旁瓣对消权值的方法

摘要

本发明涉及一种基于FPGA的自适应旁瓣对消权值的方法，使用FPGA硬件平台加速处理，缩短处理延迟。算法中根据干扰数据和辅助波束权值及目标波束权值，估计辅助波束自相关矩阵，及辅助波束与目标波束互相关矩阵。并在FPGA器件内完成矩阵求逆、矩阵乘法等运算得到自适应旁瓣对消权值。整个处理的延迟主要由矩阵估计和矩阵运算两部分决定。矩阵估计运算量较小，处理延迟较小,运行时间受采样点数量影响。矩阵运算计算量较大，主要受辅助波束数量影响，对于N个辅助波束（N＜60），该部分处理延迟大约为60N+N(N-1)个时钟周期。

主权项

1.一种基于FPGA的自适应旁瓣对消权值的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：将将外部输入的多路阵元干扰数据和波束权值分别存放在干扰数据存储区和波束权值存储区，M个采样时刻的N个阵元的干扰数据的存储区容量为M×N×32bit，A个辅助波束和T个目标波束的波束权值存储区容量为（A+T）×N×32bit；所述波束权值包括辅助波束权值和目标波束权值；步骤2：对干扰数据进行加权处理，顺序形成同一采样时刻的多个数字波束，得到第k个辅助波束输出的第m个采样值为：得到第k个目标波束输出的第m个采样值为：其中：x(m,n)为m时刻第n个阵元干扰数据，w_a(k,n)为辅助波束第k个波束第n个阵元权值，w_t(k,n)为目标波束第k个波束第n个阵元权值；步骤3：将辅助数字波束形成A×A维自相关矩阵Raa辅助数字波束和目标数字波束共同形成A×T维互相关矩阵Rat：步骤4：计算自相关矩阵Raa的逆矩阵，步骤如下：步骤a：将自相关矩阵的元素从定点数转换为浮点数；步骤b：初始化阶段，存储区A写入自相关矩阵和一个单位阵所述存储区A是将两个双口RAM的写地址、写数据、写使能端口连在一起形成3端口存储器，写操作完全相同，包含2×A×A个地址，其中两个读端口地址和一个写地址端口独立可控；步骤c：从存储区A中取出[Raa I]中一行元素和一个主对角线元素，以行元素依次除以主对角线元素，运算结果同时写入存储区B和存储区A中这一行元素所在的位置；步骤d：从存储区A中取出对[Raa I]中的某一行元素减去存储区B的元素乘以[Raa I]中的某一个元素，结果再写回存储区A中原来位置；步骤e：重复操作步骤c进行A次，重复步骤操d进行A×（A－1）次，原输入自相关矩阵变为单位矩阵，原单位矩阵变为自相关矩阵的逆矩阵；存储区A中数据表示为：步骤f：从存储区A中读出矩阵Raa^-1的元素，将浮点数转换为定点数，得到自相关矩阵Raa的逆矩阵；步骤5：将自相关矩阵的逆矩阵与互相关矩阵相乘得到对消权值Wp，Wp＝Raa^-1Rat。