本发明专利技术公开了一种基于FPGA的车辆检测雷达信号处理器，包括初始化配置模块，用于配置信号处理板以及DSP的初始化；CSI2接口通信模块，用于接收并解包从射频前端传输过来的数据；SRIO通信模块，用于进行大批量数据的高速传递；DBF波束形成模块，用于对采样数据进行DBF运算并将其合并为左/右两路波束输出；数据重排模块，用于按照信号处理的要求合理安排数据输入顺序和输出顺序；Keystone变换实现模块，用于矫正相参积累中的高速目标距离门走动；速度模糊数补偿以及MTD处理实现模块，用于动目标检测以及对存在速度模糊的测量目标进行模糊数补偿。本发明专利技术具有体积小、成本低、测量精度高和运行稳定的特点，实现了对高速车辆去斜回波信号的接收与处理。斜回波信号的接收与处理。斜回波信号的接收与处理。
【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的车辆检测雷达信号处理器
[0001]本专利技术属于雷达信号处理器领域，特别涉及一种基于FPGA的车辆检测雷达信号处理器及方法。
技术介绍
[0002]在交通管理系统中，对于车辆目标的检测无疑是重要的一环。通过检测路面车辆目标的位置，速度甚至对车辆目标的型号，大小进行识别，就可以对路面状况做出评估，分析车流量、拥堵程度以及检测车辆是否超速，获取交通管理的第一手信息。
[0003]车辆目标检测技术的发展将大大推动智能交通管理系统的建设，由此可带来的意义可总结为以下三点：
[0004]1)路面状况得以改善。通过对车辆信息的把控，可以准确迅速的了解各个高速路段的车流量情况，针对特定的拥堵地段做出快速反应，交管部门及时前往疏通，保持路面交通通畅；行车人员可自行改道，选择交通压力小的道路，节约等待时间，提高通行效率。
[0005]2)减少由交通问题带来的经济损失。高速公路是公路运输的主体，承担很大一部分公路运输的责任，通过对高速公路路况的管控，可为驾驶人员提供高效的行车路线，节约运费，提高运输效率；同时，高速公路事故率的降低也减少了由此带来的各项经济损失，保障了人员和财产的安全。
[0006]3)节能减排，为后续的高速公路建设提供参考信息。高效的通行带来了行车时间和等待时间的减少，节省燃料的同时也减少了汽车尾气的排放；同时高速公路是各地区间通行的快速通道，通过分析各地区高速公路的通行流量状况，可以对后续高速公路的建设规划提供有益的参考信息。
[0007]本专利技术从与TI公司生产的AWR1243 77GHz FMC雷达微波平台对接的信号处理器的电路设计和FPGA硬件程序开发入手，将线性调频连续波(LFMCW) 雷达的目标检测技术应用到车辆目标的检测上，给出了一套完整的对车辆目标回波信号的处理流程，利用FPGA强大的可编程性以及运算能力实现对车辆的距离，速度，角度等信息的检测。
技术实现思路
[0008]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于FPGA的车辆检测雷达信号处理器。
[0009]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于FPGA的车辆检测雷达信号处理器，包括初始化配置模块、CSI2接口通信模块、SRIO通信模块、DBF波束形成模块、数据重排模块、Keystone变换实现模块、速度模糊数补偿以及MTD处理实现模块；
[0010]所述初始化配置模块，用于配置信号处理板上的可编程芯片以及DSP相关配置与初始化；
[0011]所述CSI2接口通信模块，按照CSI2协议的时序要求将64路数据从高速接口接收并解包；
[0012]所述SRIO通信模块，用于主从FPGA之间的通信以及主FPGA与DSP之间的通信；
[0013]所述DBF波束形成模块，用于对解包出来的数据进行DBF运算并合并为左/ 右两路波束输出；
[0014]所述数据重排模块，基于DDR3与SRAM对DBF后的数据进行数据重排，使其按慢时间维度的顺序进行输出；
[0015]所述Keystone变换实现模块，基于Chirp
‑
Z变换法作为Keystone变换的实现方案用于矫正相参积累中的高速目标距离门走动；
[0016]所述速度模糊数补偿以及MTD处理实现模块，用于动目标检测以及对存在速度模糊的测量目标进行模糊数补偿。
[0017]基于所述车辆检测雷达信号处理器的实现方法，包括以下步骤：
[0018]步骤1、两块FPGA分别接收32路CSI2协议格式数据后，进行数据解包，提取实际采样数据；
[0019]步骤2、根据回波数据的类型，经通道幅相补偿后，做最大四个波位的DBF 运算，生成波束方向1
°
差值的左/右波束；
[0020]步骤3、FPGA1将处理结果通过SRIO接口传递至FPGA2，在FPGA2进行数据同步和相加运算生成64路DBF运算的实际结果；
[0021]步骤4、对DBF运算后的数据进行数据重排，使其按慢时间维度的顺序进行输出，数据重排后进行Keystone变换，结果通过SRIO通道从FPGA2传递至 FPGA1；
[0022]步骤5、进行最大范围为[
‑
3 3]的速度模糊数搜索后再进行脉压/MTD处理；在发射波形为线性调频连续波的情况下，脉压与MTD处理均采用FFT运算来实现；
[0023]步骤6、将左右波束的MTD结果转换为和差波束，将和差波束的结果进行打包，传递给DSP。
[0024]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)给出了一套在线性调频连续波的情况下对车辆目标的距离，速度，角度信息进行检测的完整信号处理流程。其中采用了Keystone变换的方法解决了由于车辆目标在多个检测周期中出现距离徙动，影响MTD检测效果的问题；并在此基础上利用CZT变换法对Keystone 变换进行了硬件实现。2)提出了一种线速600Mb/s下的四通道CSI2数据接口字节对齐和数据解包方案并在后续调试验证中证明了该方案的可行性，大大提高了数据传输速率；同时针对Keystone变换中系数计算资源消耗大的问题，给出了一种将查找表与CORDIC核实时计算相结合的系数生成方案，降低硬件实现中的资源占用。
[0025]下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0026]图1为本专利技术车辆检测雷达系统整体结构。
[0027]图2为本专利技术基于FPGA的车辆雷达信号处理器的结构框图。
[0028]图3为本专利技术中初始配置模块的结构框图。
[0029]图4为本专利技术中CSI2接口通信模块的结构框图。
[0030]图5为本专利技术中主从FPGA间SRIO通信的示意图。
[0031]图6为本专利技术中主FPGA与DSP间SRIO通信的示意图。
[0032]图7为本专利技术中DBF波束形成模块的总体设计图。
[0033]图8为本专利技术中数据重排模块的设计图。
[0034]图9为本专利技术中Keystone变换模块的实现图。
[0035]图10为本专利技术中速度模糊数补偿以及MTD处理实现模块的流程图。
具体实施方式
[0036]结合图1与图2，本专利技术的一种基于FPGA的车辆检测雷达信号处理器，包括初始化配置模块、CSI2接口通信模块、SRIO通信模块、DBF波束形成模块、 Keystone变换实现模块、速度模糊数补偿以及MTD处理实现模块；
[0037]初始化配置模块，用于配置信号处理板上的可编程芯片以及DSP相关配置与初始化；
[0038]CSI2接口通信模块，按照CSI2协议的时序要求将64路数据从高速接口接收并解包；
[0039]SRIO通信模块，用于主从FPGA之间的通信以及主FPGA与DSP之间的通信；
[0040]DBF波束形成模块，用于对解包出来的数据进行DBF运算并合并为左/右两路波束输出；
[0041]Keystone变换实现模块，基于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的车辆检测雷达信号处理器，其特征在于，包括初始化配置模块、CSI2接口通信模块、SRIO通信模块、DBF波束形成模块、数据重排模块、Keystone变换实现模块、速度模糊数补偿以及MTD处理实现模块；所述初始化配置模块，用于配置信号处理板上的可编程芯片以及DSP相关配置与初始化；所述CSI2接口通信模块，按照CSI2协议的时序要求将64路数据从高速接口接收并解包；所述SRIO通信模块，用于主从FPGA之间的通信以及主FPGA与DSP之间的通信；所述DBF波束形成模块，用于对解包出来的数据进行DBF运算并合并为左/右两路波束输出；所述数据重排模块，基于DDR3与SRAM对DBF后的数据进行数据重排，使其按慢时间维度的顺序进行输出；所述Keystone变换实现模块，基于Chirp
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Z变换法作为Keystone变换的实现方案用于校正高速目标距离门走动；所述速度模糊数补偿以及MTD处理实现模块，用于动目标检测以及对存在速度模糊的测量目标进行模糊数补偿。2.根据权利要求1所述的车辆检测雷达基于FPGA的信号处理器，其特征在于，所述初始化配置模块包括：DSP电源上电顺序控制模块，用于控制DSP电源按照一定的顺序进行上电；时钟芯片配置模块，用于输出所需频率时钟；DSP初始化模块，用于复位DSP芯片并设置相应的工作模式。3.根据权利要求1所述的车辆检测雷达基于FPGA的信号处理器，其特征在于，所述CSI2接口通信模块包括：D
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PHY物理层模块，用于接收射频传输过来的数据；4字节对齐模块，用于同步D
‑
PHY4条通道上的8bits数据；数据重组打包模块，用于组合4路通道数据，生成16位有效的采样数据并向后输出。4.根据权利要求1所述的车辆检测雷达基于FPGA的信号处理器，其特征在于，所述SRIO通信模块包括：srio_gen2 IP核，SRIO通信底层物理接口；主从FPGA通信模块，用于主从FPGA之间传递DBF运算结果、Keystone变换后的结果以及参数配置信息；主FPGA与DSP通信模块，用于主FPGA向DSP发送所需的和差波束数据。5.根据权利要求1所述的车辆检测雷达基于FPGA的信号处理器，其特征在于，所述DBF波束形成模块包括：数据流控制模块，用于同步32路输入数据、检测采样数...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄璇，王康，顾红，
申请(专利权)人：南京恒河科翼电子科技有限公司陕西烽火实业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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