基于多核DSP的车辆监控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的车辆监控雷达信号处理系统及方法，系统包括：GPIO接口中断模块，用于触发硬件中断；SRIO接口通信模块，用于实现FPGA与DSP端之间的高速数据传输；核间通信模块，用于实现DSP多核同步与数据交互；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传输过来的动目标检测后的10个接收波束数据进行恒虚警检测、目标凝聚以及测角，获得目标的距离、速度、方位角等信息；网口通信模块，用于实现DSP与上位机之间的数据传输。本发明专利技术不仅能实现高准确性、高可靠性、高实时性的雷达信号处理，并且采用FPGA+多核DSP架构，还充分发挥了系统的并行处理性能。充分发挥了系统的并行处理性能。充分发挥了系统的并行处理性能。

【技术实现步骤摘要】
基于多核DSP的车辆监控雷达信号处理系统及方法


[0001]本专利技术属于雷达数字信号处理领域，具体涉及一种基于多核DSP的车辆监控雷达信号处理系统及方法。

技术介绍

[0002]车辆检测是智能交通系统的重要组成部分，它通过对道路上车辆的实时监测，为交通管理提供重要信息。近年来，随着智能交通技术的快速发展，已经提出了多种不同类型的车辆检测技术，并得到了广泛应用。在高速公路上合理布局毫米波雷达设备，能够进行车流量检测、车辆分类、车速检测等，为智能交通系统提供实时、准确的数据支持，从而避免拥堵和交通事故，提高公路通行效率。
[0003]在对雷达回波信号进行检测的过程中，主要分为脉冲压缩、相参积累、恒虚警率检测等有关模块。虽然以上操作对目标检测准确率提升有显著帮助，但是也同时增加了运算量，比如计算大数点的FFT等，这对处理器的实时计算要求大幅度提升。除此之外，新兴雷达技术的提出和应用也对雷达信号处理器提出了更高要求。
[0004]随着国内外半导体技术和存储技术的快速发展，超高速集成电路(VHSIC)和超大规模集成电路(VLSI)技术也显著提升。TI公司推出的多款DSP芯片，以及相关的新型处理器架构，都使得处理器运算性能大幅度提升，这也让快速实现各种算法成为可能。
[0005]在此背景下，对于数据量较大的雷达信号处理，工程上一般采用FPGA+DSP的硬件平台架构。采用FPGA+DSP的硬件系统对于数据量较大以及信号处理流程较复杂的项目来说，更容易满足信号处理的实时性。同时多核DSP板卡的高性能、高处理速率、低功耗等特点，在现代高速雷达信号处理中具有明显优势及很强的适用性，通过多核通信，也能够实现对多波束信号的并行处理。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于多核DSP的毫米波雷达信号处理系统及方法，通过C语言编程和多核DSP程序设计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高速公路雷达信号处理方案。
[0007]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于多核DSP的车辆监控雷达信号处理系统，包括：GPIO接口中断模块、SRIO接口通信模块、核间通信模块、EDMA数据搬移模块、信号处理模块以及网口通信模块；
[0008]所述GPIO接口中断模块，用于触发硬件中断，实现FPGA与DSP之间的通知消息交互；
[0009]所述SRIO接口通信模块，用于实现雷达前端与DSP之间的10个接收波束的和差数据传输；
[0010]所述核间通信模块，用于实现DSP多核同步与数据交互；
[0011]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搬移；
[0012]所述信号处理模块，用于对FPGA传输过来的动目标检测后的10个接收波束的和差数据进行恒虚警处理、目标凝聚和测角，获取目标距离、速度、方位角信息。
[0013]所述网口通信模块，用于实现DSP与上位机之间的通信，主要包括雷达回波信号处理结果，即目标信息的上报；
[0014]进一步的，所述GPIO接口中断模块为FPGA通过触发GPIO上升沿中断从而向DSP端发送通知。
[0015]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10个接收波束的和差数据，DSP向雷达前端传输3个发射波束的控制参数。
[0016]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。
[0017]进一步的，所述EDMA数据搬移模块具体实现数据从外部存储DDR3预取到内部存储L2，经过信号处理模块处理后，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处理，以达到并行实时效果。
[0018]进一步的，所述信号处理模块包括恒虚警检测单元、目标凝聚单元以及测角单元；其中，
[0019]恒虚警检测单元，采用GO
‑
CFAR恒虚警算法不仅能降低杂波边缘处的虚警概率，还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；
[0020]目标凝聚单元，用于将恒虚警检测单元处理得到的目标信息凝聚为点迹信息，采用连通域目标凝聚算法，能有效解决传统凝聚算法中的目标分裂问题，准确找到目标的质心位置；
[0021]测角单元，用于测量目标相对于雷达在俯仰上的角度，采用和差比幅测角的方法，具有较高的测量精度。
[0022]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。
[0023]基于同样的专利技术构思，本专利技术还提供一种基于上述车辆监控雷达信号处理系统的方法，包括以下步骤：
[0024]步骤1，FPGA给DSP上电和配置时钟；
[0025]步骤2，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10个窄接收波束，探测目标；
[0026]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10个接收波束的和差数据；
[0027]步骤4，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；
[0028]步骤5，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，包括目标的位置、速度和方位；
[0029]步骤6，网口通信模块将步骤5获得的目标点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；
[0030]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；
[0031]在上述过程中，EDMA数据搬移模块具体实现数据从外部存储DDR3预取到内部存储L2，以及信号处理模块处理结果从内部存储L2搬移到外部存储DDR3，以上两种搬移均采用乒乓处理，以达到并行实时效果。
[0032]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10个窄波束，DSP同时并行处理10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模块、信号处理模块集成在一片多核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；3)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；4)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，能够有效抑制杂波及干扰，删除虚假点迹，进一步提升目标检测的准确性和可靠性；5)和差比幅测角算法能够得到较高精度的方位角信息；6)本专利技术的两个接口通信模块，能够通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多核DSP的车辆监控雷达信号处理系统，其特征在于，包括：GPIO接口中断模块、SRIO接口通信模块、核间通信模块、EDMA数据搬移模块、信号处理模块以及网口通信模块；所述GPIO接口中断模块，用于触发硬件中断，实现FPGA与DSP之间的消息通知；所述SRIO接口通信模块，用于实现FPGA与DSP之间10个接收波束的和差数据的传输；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传输至DSP的动目标检测后的10个接收波束的和差数据进行信号处理，包括恒虚警检测、目标凝聚以及测角处理，获得目标的距离、速度和方位信息；所述网口通信模块，用于实现DSP与上位机之间的通信，主要包括雷达回波信号处理结果，即目标信息的上报。2.根据权利要求1所述的基于多核DSP的车辆监控雷达信号处理系统，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。3.根据权利要求1所述的基于多核DSP的车辆监控雷达信号处理系统，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，FPGA向DSP传输10个接收波束的和差数据。4.根据权利要求1所述的基于多核DSP的车辆监控雷达信号处理系统，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的车辆监控雷达信号处理系统，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DDR3预取到内部存储L2，以及信号处理模块处理结果从内部存储L2搬移到外部存储DDR3，以上两种搬移均采用乒乓处理。6.根据权利要求1所述的基于多核DSP的车辆监控雷达信号处理系统，其特征在于，所述信号处理模块包括恒虚警检测单元、目标凝聚单元以...

【专利技术属性】
技术研发人员：周玉洁，杨建超，陆星宇，戴峥，虞文超，顾红，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：