基于FPGA和DSP的捷变相参目标检测装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113900089A(43)申请公布日2022.01.07(21)申请号202111188529.7(22)申请日2021.10.12(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人李亚超张浩李则灵王家东张鹏郭亮(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人田文英王品华(51)Int.Cl.G01S13/58(2006.01)G06F17/16(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称基于FPGA和DSP的捷变相参目标检测装置及方法(57)摘要本发明公开了一种基于FPGA和DSP的捷变相参目标检测装置及方法，本发明的装置包括A/D模块、FPGA模块、第一DSP模块、第二DSP模块和PC模块。本发明方法的步骤包括：(1)利用FPGA对含有捷变相参的回波信号进行预处理；(2)FPGA向DSP发送回波信号矩阵；(3)构建每个DSP模块的二维字典矩阵；(4)获取目标速度和距离信息；(5)成像并显示目标距离和速度信息。本发明充分利用FPGA和DSP各自的架构特点，发挥多核DSP并行执行的优势和处理速度，在很好地满足实时性的前提下，提高了捷变相参目标检测的精确度和信噪比。CN113900089ACN113900089A权利要求书1/2页1.一种基于FPGA和DSP的捷变相参目标检测装置，包括A/D模块、PC显示器模块，其特征在于，还包括FPGA模块、第一DSP模块、第二DSP模块；其中：所述A/D模块，用于对天线实时接收到的时长为A×prt的含有捷变相参的回波信号进行采样，得到每组大小为A×N的回波信号矩阵，其中，A表示由雷达发送脉冲数确定的方位向采样点数，prt表示由雷达发射脉冲间隔确定的脉冲周期，N表示由雷达采样率确定的距离向采样点数；所述FPGA模块，用于对A/D模块对采集后的每组回波信号矩阵进行数字下变频处理，得到该组的基带回波信号矩阵后再对其进行脉冲压缩处理；通过串行高速接口SRIO，采用乒乓方式，分别将脉压后的第一组回波信号矩阵和第二组回波信号矩阵发给第一DSP模块的DDR3SDRAM和第二DSP模块的DDR3SDRAM，在完成该组回波信号矩阵传输后，分别向第一DSP模块和第二DSP模块发送中断信息；将每个DSP模块分别送回的目标距离和速度信息矩阵通过高级数据链路控制协议HDLC上传至PC显示器模块；所述第一DSP模块和第二DSP模块，用于收到中断信息后，分别对接收到的每组脉压后的回波信号矩阵求模值，得到相对应的实数矩阵，并找出每组实数矩阵中元素最大值所在的行和列；通过每个主核和辅核申请该核相对应的核内信号量，当每个主核和辅核分别获取编号为本核核号加1的信号量后，再计算每个核矩阵的元素值，将八个核矩阵依次存储在其对应的DSP模块的DDR3SDRAM上，得到每个DSP模块中对应的C行E列的二维字典矩阵，其中，C表示雷达发射脉冲的总数，E＝C×N；通过各自的二维字典矩阵，对每组脉压后的回波信号矩阵采用正交匹配跟踪算法进行稀疏重构求解，得到各自的包含目标距离信息和目标速度信息的目标矩阵；通过高速接口SRIO，将各自求解出的包含目标距离和速度信息的目标矩阵分别传输至FPGA模块；所述PC显示器模块，用于显示FPGA模块通过高级数据链路控制协议HDLC上传的目标的距离和速度信息。2.根据权利要求1所述装置的一种基于FPGA和DSP的捷变相参目标检测方法，其特征在于，FPGA模块采用乒乓的方式向每个DSP模块发送回波信号矩阵，每个DSP模块采用八核并行的方法分别构建各自的二维字典矩阵；该方法的步骤包括以下：步骤1，利用FPGA对含有捷变相参的回波信号进行预处理：(1a)A/D输入模块对天线实时接收到的时长为A×prt的含有捷变相参的回波信号进行采样，得到每组大小为A×N的回波信号矩阵，其中，A表示由雷达发送脉冲数确定的方位向采样点数，prt表示由雷达发射脉冲间隔确定的脉冲周期，N表示由雷达采样率确定的距离向采样点数；(1b)FPGA模块对A/D模块对采集后的每组回波信号矩阵进行数字下变频处理，得到该组的基带回波信号矩阵后再对其进行脉冲压缩处理；步骤2，FPGA向DSP发送回波信号矩阵：FPGA模块通过串行高速接口SRIO，采用乒乓方式，分别将脉压后的第一组回波信号矩阵和第二组回波信号矩阵发给第一DSP模块的DDR3SDRAM和第二DSP模块的DDR3SDRAM，在完成该组回波信号矩阵传输后，分别向第一DSP模块和第二DSP模块发送中断信息；步骤3，构建每个DSP模块的二维字典矩阵：(3a)当第一DSP模块和第二DSP模块收到中断信息后，分别对接收到的每组脉压后的回2CN113900089A权利