基于多核DSP的同时多波束相控阵雷达信号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的同时多波束相控阵雷达信号处理系统及方法，系统包括：SRIO接口通信模块，用来实现雷达前端和DSP间的接收波束和差回波数据和发射波束控制参数的传输；GPIO接口中断模块，用来触发GPIO中断；千兆以太网通信模块，用来实现一次目标信息、雷达前端设备的控制字应答信息、系统工作状态信息的上报，以及信号处理参数的下发；核间通信模块：用来实现多核同步和多核数据交互；EDMA数据搬移模块，用来实现内部存储和外部存储之间的数据搬移；信号处理模块，用来对FPGA传输过来的脉冲压缩后的4个接收波束数据进行动目标检测、恒虚警处理、目标凝聚和测角，获取目标距离、速度、方位角信息。方位角信息。方位角信息。

【技术实现步骤摘要】
基于多核DSP的同时多波束相控阵雷达信号处理系统及方法


[0001]本专利技术属于雷达信号处理领域，具体涉及一种基于多核DSP的同时多波束相控阵雷达信号处理系统及方法。

技术介绍

[0002]相控阵雷达可通过数字多波束形成技术，利
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用同一个天线口径同时形成多个独立接收波束，实现快速扫描探测空域，并且还可以根据实际环境灵活的控制波束形状，使得雷达的威力、精度以及多目标跟踪能力都有了很大的提高，是未来雷达技术的重要发展方向。相比于常规体制雷达，多波束相控阵雷达信号处理的数据量更大、算法更为复杂，对硬件平台的要求也越来越高，需要信号处理系统具有更快的运行速度、更高的数据处理能力和更大的处理带宽。TMS320C6678 DSP作为业界先进的多核DSP，共集成8核，支持高速数据传输，最高主频达到1.25GHz，同时还提供了丰富的软件库函数，如算术操作库、数字信号处理库、图像库等，丰富的硬件与软件资源为其成为雷达信号处理的平台提供了保障。为此，可基于TMS320C6678 DSP设计高性能的同时多波束相控阵雷达信号处理系统，满足多波束相控阵信号处理功能及实时性要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于多核DSP的同时多波束相控阵雷达信号处理系统及方法，由雷达发射宽脉冲，接收同时形成4个窄接收波束覆盖发射波束范围，多核DSP进行多接收波束的同时并行处理。
[0004]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于多核DSP的同时多波束相控阵雷达信号处理系统，包括SRIO接口通信模块、GPIO接口中断模块、千兆以太网通信模块、核间通信模块、EDMA数据搬移模块和信号处理模块；
[0005]所述SRIO接口通信模块，用于实现雷达前端和DSP间的4个接收波束的和差数据和7个发射波束控制参数的传输；
[0006]所述GPIO接口中断模块，用于触发GPIO中断，实现雷达前端向DSP发送请求控制参数的通知，以及通知DSP准备接收数据；
[0007]所述千兆以太网通信模块，用于实现一次目标信息、雷达前端设备的控制字应答信息、系统工作状态信息的上报，以及信号处理参数的下发；
[0008]所述核间通信模块，用于实现多核同步和多核数据交互；
[0009]所述EDMA数据搬移模块，用于实现内部存储和外部存储之间的数据搬移；
[0010]所述信号处理模块，用于对雷达前端传输过来的脉冲压缩后的4个接收波束的和差数据进行动目标检测、恒虚警处理、目标凝聚和测角，获取目标距离、速度、方位角信息。
[0011]进一步的，所述SRIO接口通信模块为基于RapidIO的串行数据传输链路，雷达前端向DSP传输4个接收波束的和差数据，DSP向雷达前端传输7个发射波束的控制参数。
[0012]进一步的，所述GPIO接口中断模块是雷达前端触发GPIO上升沿中断来向DSP发送
通知。
[0013]进一步的，所述千兆以太网通信模块使用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。
[0014]进一步的，所述核间通信模块使用SYS/BIOS操作系统的核间通信组件IPC来实现，主要是MessageQ消息队列机制。
[0015]进一步的，所述EDMA数据搬移模块实现将数据从外部存储DDR3搬移到内部存储L2，经过数据处理后再将结果从内部存储L2搬移到外部存储DDR3，以上两种搬移均采用乒乓搬移，可以达到并行快速的效果。
[0016]进一步的，所述信号处理模块包括动目标检测单元、恒虚警处理单元、目标凝聚单元和测角单元；其中，
[0017]动目标检测单元，采用滤波器组分别滤出杂波与目标信息，以区别动目标和固定杂波，对FFT后的数据采用一次牛顿迭代法进行取模运算，同时满足高精度和实时性的要求；
[0018]恒虚警处理单元，采用单元平均选大处理技术(GOCA CFAR)，降低杂波边缘处的虚警概率，能够有效抑制回波中的噪声和杂波干扰，保留有效目标信息；
[0019]目标凝聚单元，将恒虚警处理单元处理后得到的目标信息凝聚成点迹信息，在距离维和速度维上分别进行凝聚，即对于距离维，找出同一个速度门对应的所有距离门中连续过门限的点，并保留其中幅值最大的那个点，其余点置0，对于速度维采用相同的处理；
[0020]测角单元，用来测量目标相对于雷达的方位角度，采用和差比幅测角的方式，具有较高的测量精度。
[0021]一种基于多核DSP的同时多波束相控阵雷达信号处理方法，包括以下步骤：
[0022]步骤1，雷达前端的FPGA给DSP上电和配置时钟；
[0023]步骤2，通过GPIO接口中断模块，雷达前端发送GPIO 9中断向DSP请求控制参数，DSP通过SRIO通信接口向雷达前端发送波束控制命令，雷达前端根据控制命令形成对应的1个宽发射波束和4个窄接收波束，探测目标；
[0024]步骤3，前端接收数据和数据预处理完成后，通过GPIO接口中断模块发送GPIO 8中断通知DSP开始接收数据，DSP通过SRIO通信接口接收4个接收波束的和差数据；
[0025]步骤4，通过GPIO接口中断模块，每个CPI数据发送完成后雷达前端发送GPIO 9中断通知DSP，通过核间通信模块通知从核进行信号处理，同时，DSP读取当前波束信息，通过SRIO通信接口向雷达前端发送下一个波束的控制命令；
[0026]步骤5，信号处理模块对接收到的4个接收波束的和差数据进行动目标检测、恒虚警处理、目标凝聚和测角，获取目标距离、速度、方位角信息；
[0027]步骤6，千兆以太网通信模块将步骤5获得的一次目标信息、雷达前端设备的控制字应答信息和系统工作状态信息上报给上位机进行显示；
[0028]步骤7，上位机通过千兆以太网通信模块发送信号处理参数，包括恒虚警门限、发射波束控制参数、接收波束控制参数、发射组件控制参数、接收组件控制参数和内外源模式；
[0029]在上述过程中，EDMA数据搬移模块实现将数据从外部存储DDR3搬移到内部存储L2，经过数据处理后再将结果从内部存储L2搬移到外部存储DDR3，以上两种搬移均采用乒
乓搬移，可以达到并行快速的效果。
[0030]进一步的，步骤5中，核1——核4分别处理4个和波束数据，进行动目标检测和恒虚警处理，核5处理4个差波束数据，进行动目标检测，核6对核1——核5处理完成的数据进行目标凝和测角，核1——核5与核6的信号处理乒乓进行，在满足实时性的要求下达到并行处理的效果。
[0031]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)本专利技术由雷达发射宽波束，接收同时形成4个窄波束，DSP同时并行处理4个接收波束的和差数据，具有较高的处理效率；2)本专利技术的多核运行方案，将接口通信和信号处理集成在一片多核DSP上执行，多核并行执行任务，满足雷达系统的实时性要求；3)本专利技术的EDMA数据搬移模块，可以独立于CPU进行数据搬移，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多核DSP的同时多波束相控阵雷达信号处理系统，其特征在于，包括SRIO接口通信模块、GPIO接口中断模块、千兆以太网通信模块、核间通信模块、EDMA数据搬移模块和信号处理模块；所述SRIO接口通信模块，用于实现雷达前端和DSP间的4个接收波束的和差数据和7个发射波束控制参数的传输；所述GPIO接口中断模块，用于触发GPIO中断，实现雷达前端向DSP发送请求控制参数的通知，以及通知DSP准备接收数据；所述千兆以太网通信模块，用于实现一次目标信息、雷达前端设备的控制字应答信息、系统工作状态信息的上报，以及信号处理参数的下发；所述核间通信模块，用于实现多核同步和多核数据交互；所述EDMA数据搬移模块，用于实现内部存储和外部存储之间的数据搬移；所述信号处理模块，用于对雷达前端传输过来的脉冲压缩后的4个接收波束的和差数据进行动目标检测、恒虚警处理、目标凝聚和测角，获取目标距离、速度、方位角信息。2.根据权利要求1所述的信号处理系统，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，雷达前端向DSP传输4个接收波束的和差数据，DSP向雷达前端传输7个发射波束的控制参数。3.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述GPIO接口中断模块是雷达前端触发GPIO上升沿中断来向DSP发送通知。4.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述千兆以太网通信模块使用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。5.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述核间通信模块使用SYS/BIOS操作系统的核间通信组件IPC来实现，主要是MessageQ消息队列机制。6.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述EDMA数据搬移模块实现将数据从外部存储DDR3搬移到内部存储L2，经过数据处理后再将结果从内部存储L2搬移到外部存储DDR3，以上两种搬移均采用乒乓搬移。7.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述信号处理模块包括动目标检测单元、恒虚警处理单元、目标凝聚单元和测角单元；其中，动目标检测单元，采用滤波器组分别滤出杂波与目标信息，以区别动目标和固定杂波，对FFT后的数据采用一次牛顿迭代法进行取模运算；恒虚警处理单元，采用单元平均选大...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑佳，杨建超，孙望，顾红，苏卫民，
申请(专利权)人：南京恒河科翼电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：