基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统，包括：网口通信模块，用于实现DSP与上位机之间的数据收发通信；SRIO接口通信模块，用于实现DSP与FPGA之间的高速数据传输；核间通信模块，用于实现DSP处理核间的信息同步和数据交互；EDMA数据搬移模块，用于实现DSP内部存储与外部存储之间的数据传输；信号处理模块，用于对FPGA传输的数据进行信号处理，获得目标点迹信息；航迹处理模块，用于对信号处理后的点迹进行航迹处理获得目标航迹信息。方法基于上述系统实现雷达信号处理和航迹处理。本发明专利技术能实现高准确性、高可靠性、高实时性的雷达信号处理和航迹处理，且能通过上位机对雷达参数进行控制，并实现处理结果的实时显示，适应性广。

Radar signal processing and track processing system and method based on multi-core DSP

【技术实现步骤摘要】
基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统及方法
本专利技术属于雷达信号处理领域，特别涉及一种基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统及方法。
技术介绍
随着雷达技术的不断发展，业界对雷达的功能需求更丰富、性能要求也更严格，相应的带来了更复杂的雷达信号处理和航迹处理算法，需要更快的运行速度、更高的数据处理能力和更大的带宽去实现，这些对雷达信号和航迹处理平台来说都是一个不小的挑战。传统的单核DSP因受制作工艺、开发成本、功耗等因素的制约，性能提升有限。一种解决办法是在处理板上集成多片单核DSP，所以目前市面上雷达信号处理与航迹处理系统大多是分开完成的，即分在了不同的处理器上执行，虽然可以提高一定的性能，但是会增加板卡尺寸、增大功耗、提高产品生产成本，而且需要额外设计不同处理器间的数据传输模块，增加了系统开发难度。多核DSP可以同时满足高性能和低功耗的特点，自然得到了雷达开发者的青睐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有低复杂度、高准确性、高可靠性、高实时性以及适应性广等特点的雷达信号处理与航迹处理系统及方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统，包括：网口通信模块、SRIO接口通信模块、核间通信模块、EDMA数据搬移模块、信号处理模块以及航迹处理模块；所述网口通信模块，用于实现DSP与上位机之间的数据收发通信，包括雷达工作参数的获取、雷达回波信号处理结果与航迹处理结果的发送；所述SRIO接口通信模块，用于实现DSP与FPGA之间的高速数据传输；所述核间通信模块，用于实现DSP处理核间的信息同步和数据交互；所述EDMA数据搬移模块，用于实现DSP的内部存储与外部存储之间的数据传输；所述信号处理模块，用于对FPGA传输的经脉压和动目标检测MTD处理之后的批量数据进行信号处理，获得目标点迹信息，包括目标的距离、速度和方位；所述航迹处理模块，用于对信号处理后的点迹进行航迹处理获得目标航迹信息。进一步地，所述网口通信模块使用DSP内部的网络协处理器NETCP和SYS/BIOS实时操作系统下的NDK网络开发套件实现。进一步地，所述SRIO接口通信模块为基于RapidIO的串行数据传输链路。进一步地，所述核间通信模块使用IPC核间通信组件实现，包括Notify通知机制和MessageQ机制。进一步地，所述EDMA数据搬移模块具体实现数据从外部存储到内部存储的乒乓预取，以及信号处理模块处理结果从内部存储到外部存储的乒乓存储。进一步地，所述信号处理模块包括恒虚警单元、目标凝聚单元和测角单元；其中，恒虚警单元，用于保持信号检测时虚警率恒定；目标凝聚单元，用于将恒虚警单元处理得到的目标信息凝聚为点迹信息；测角单元，用于测量目标相对于雷达在俯仰上的角度。进一步地，所述航迹处理模块包括预处理单元、点迹与航迹关联跟踪单元、航迹终结单元和航迹起始单元；其中，预处理单元，用于根据雷达的距离处理范围、速度处理范围，剔除不在所述处理范围内的点迹并进行坐标系转换；点迹与航迹关联跟踪单元，用于从信号处理模块获得的点迹中获取属于可靠航迹的点迹，同时利用该点迹更新可靠航迹，并将该点迹删除；航迹终结单元，用于删除超出雷达探测范围或航迹质量数低于预设门限的航迹；航迹起始单元，用于建立临时航迹，且对临时航迹进行关联跟踪，并将未与临时航迹关联上的点迹作为新的航迹头。基于上述基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统的方法，包括以下步骤：步骤1，通过上位机命令确定雷达工作参数；步骤2，依据步骤1的参数计算获得信号处理模块的距离门和速度门个数；步骤3，信号处理模块通过SRIO接口通信模块接收FPGA传输的对雷达回波信号完成脉压和MTD之后的数据；步骤4，信号处理模块对接收到的数据依次进行恒虚警检测、目标凝聚以及测角处理，获得目标点迹信息，包括目标的距离、速度和方位；步骤5，航迹处理模块对信号处理后的点迹依次进行预处理、点迹与航迹关联跟踪、航迹终结和航迹起始处理，获得目标航迹信息；步骤6，网口通信模块将步骤4获得的目标点迹信息和步骤5获得的目标航迹信息传输至上位机进行显示，完成雷达系统对目标的检测与跟踪；在上述过程中，核间通信模块实现所有核处理前的握手工作，各核处理过程中的数据交互，以及最后处理完成的信息交互工作；在上述过程中，EDMA数据搬移模块实现数据从外部存储到内部存储的乒乓预取，以及信号处理模块处理结果从内部存储到外部存储的乒乓存储。进一步地，步骤5所述航迹处理模块对信号处理后的点迹依次进行预处理、点迹与航迹关联跟踪、航迹终结和航迹起始处理，获得目标航迹信息，具体过程包括：步骤5-1，进行预处理，具体是根据雷达的距离处理范围、速度处理范围，剔除不在所述处理范围内的点迹并进行坐标系转换；步骤5-2，进行点迹与航迹关联跟踪，具体是从信号处理模块获得的点迹中获取属于可靠航迹的点迹，同时利用该点迹更新可靠航迹，并将该点迹删除；步骤5-3，进行航迹终结处理，具体是删除超出雷达探测范围或航迹质量数低于预设门限的航迹；步骤5-4，进行航迹起始处理，具体是建立临时航迹，且对临时航迹进行关联跟踪，并将未与临时航迹关联上的点迹作为新的航迹头；其中关联跟踪与步骤5-2的过程相同。进一步地，步骤5-2所述进行点迹与航迹关联跟踪的具体过程包括：步骤5-2-1，计算点迹与每一条可靠航迹的统计距离；步骤5-2-2，将统计距离小于预设距离的点迹作为可靠航迹的候选回波；步骤5-2-3，筛选候选回波中统计距离最小的点迹；步骤5-2-4，对统计距离最小的点迹与可靠航迹进行卡尔曼滤波，更新可靠航迹。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)本专利技术的多核运行方案将接口通信、信号处理和航迹处理集成在一片多核DSP上执行，每个核处理不同的任务，满足雷达系统的高实时性要求，降低了系统处理时间和开发成本；2)本专利技术的EDMA数据搬移模块，可以独立于CPU实现数据的搬移工作，极大的节省了数据传输时间，提高了系统运行的实时性；3)本专利技术的信号处理模块，通过恒虚警、目标凝聚等一系列处理单元能有效抑制杂波及干扰，删除虚假点迹，进一步提高了目标信息的准确性和可靠性；4)本专利技术的航迹处理模块，通过预处理、关联跟踪、航迹起始等一系列处理单元能对经信号处理后的若干扫描周期的量测集进行运动轨迹和相关参数的估计，形成稳定的目标航迹并预测下一时刻的位置，实现对运动目标高精度的实时跟踪；5)本专利技术的两个接口通信模块，能够通过网口与上位机进行通信，通过SRIO接口与FPGA进行通信，能够适应大批量高速数据传输场合。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为本专利技术基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统的结构框图。图2为本专利技术中航迹处理模块流程图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统，其特征在于，包括：网口通信模块、SRIO接口通信模块、核间通信模块、EDMA数据搬移模块、信号处理模块以及航迹处理模块；/n所述网口通信模块，用于实现DSP与上位机之间的数据收发通信，包括雷达工作参数的获取、雷达回波信号处理结果与航迹处理结果的发送；/n所述SRIO接口通信模块，用于实现DSP与FPGA之间的高速数据传输；/n所述核间通信模块，用于实现DSP处理核间的信息同步和数据交互；/n所述EDMA数据搬移模块，用于实现DSP的内部存储与外部存储之间的数据传输；/n所述信号处理模块，用于对FPGA传输的经脉压和动目标检测MTD处理之后的批量数据进行信号处理，获得目标点迹信息，包括目标的距离、速度和方位；/n所述航迹处理模块，用于对信号处理后的点迹进行航迹处理获得目标航迹信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统，其特征在于，包括：网口通信模块、SRIO接口通信模块、核间通信模块、EDMA数据搬移模块、信号处理模块以及航迹处理模块；
所述网口通信模块，用于实现DSP与上位机之间的数据收发通信，包括雷达工作参数的获取、雷达回波信号处理结果与航迹处理结果的发送；
所述SRIO接口通信模块，用于实现DSP与FPGA之间的高速数据传输；
所述核间通信模块，用于实现DSP处理核间的信息同步和数据交互；
所述EDMA数据搬移模块，用于实现DSP的内部存储与外部存储之间的数据传输；
所述信号处理模块，用于对FPGA传输的经脉压和动目标检测MTD处理之后的批量数据进行信号处理，获得目标点迹信息，包括目标的距离、速度和方位；
所述航迹处理模块，用于对信号处理后的点迹进行航迹处理获得目标航迹信息。


2.根据权利要求1所述的基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统，其特征在于，所述网口通信模块使用DSP内部的网络协处理器NETCP和SYS/BIOS实时操作系统下的NDK网络开发套件实现。


3.根据权利要求1所述的基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统，其特征在于，所述SRIO接口通信模块为基于RapidIO的串行数据传输链路。


4.根据权利要求1所述的基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统，其特征在于，所述核间通信模块使用IPC核间通信组件实现，包括Notify通知机制和MessageQ机制。


5.根据权利要求1所述的基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统，其特征在于，所述EDMA数据搬移模块具体实现数据从外部存储到内部存储的乒乓预取，以及信号处理模块处理结果从内部存储到外部存储的乒乓存储。


6.根据权利要求1所述的基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统，其特征在于，所述信号处理模块包括恒虚警单元、目标凝聚单元和测角单元；其中，
恒虚警单元，用于保持信号检测时虚警率恒定；
目标凝聚单元，用于将恒虚警单元处理得到的目标信息凝聚为点迹信息；
测角单元，用于测量目标相对于雷达在俯仰上的角度。


7.根据权利要求1或6所述的基于多核DSP的雷达信号处理和航迹处理系统，其特征在于，所述航迹处理模块包括预处理单元、点迹与航迹关联跟踪单元、航迹终结单元和航迹起始单元；其中，
预处理单元，用于根据雷达的距离处理范围、速度处理范围，剔除不在所述处理范围内的点迹并进行坐标系转换；
点迹与航迹关联跟踪单元，用于从信号处理模块获得的点迹中获取属于可靠航迹的点迹，同时利用该点迹更新可靠航迹，并将该点迹删除；
航迹终结单元，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张倩，林叶枫，曹宗青，杨建超，戴峥，陆星宇，顾红，苏卫民，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32