基于多處理器的可識別方位引信信號處理系統(tǒng)
采用多普勒信號最大值比較法來識別目標脫靶方位,即根據(jù)4路多普勒信號進行頻譜分析后,按照頻域能量比幅的方祛進行方位識別,4通道多普勒接收機和信號器多通道處理之間的指標一致性將影響測向的精度,對接收機和信號處理器的通道一致性進行了標定,如圖7所示。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/148047.htm
3.2 多處理器協(xié)同工作下高速數(shù)據(jù)傳輸
由于設計中采用FPGA+DSP的系統(tǒng)構(gòu)成方式,由兩片F(xiàn)PGA完成4路多普勒信號的FFT運算、求模運算等,由DSP完成后續(xù)復雜算法計算。對于每幀運算,經(jīng)2片F(xiàn)PGA處理得到的4路信號頻域信息能夠快速、同步、準確的傳到下級DSP芯片中,是多處理器設計中的難點。
以256點,8位FFT運算為例,在兩片F(xiàn)PGA進行完FFT運算和模值運算后,得到4路多普勒信號的頻域信息,共4路×256點×8位數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)后要進行頻域單元平均恒虛警算法判斷是否存在目標,以及用消比幅算法來判斷目標的方位信息。而進行下一步處理,首先要完成4路頻域數(shù)據(jù)的傳輸問題,在信號處理系統(tǒng)設計中,數(shù)據(jù)處理有實時性處理的要求,并且FPGA與DSP之間只有一個數(shù)據(jù)通路,如果將4路數(shù)據(jù)串行傳輸,傳輸時間將大幅增加,直接導致信號處理系統(tǒng)不能滿足實時性要求。基于這樣的考慮,在傳輸數(shù)據(jù)之前首先將4路×256點×8位數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)化為1路×512點×16位的頻域數(shù)據(jù),通過DSP的16位數(shù)據(jù)通路傳輸數(shù)據(jù),這種數(shù)據(jù)預處理方法需要將兩片F(xiàn)PGA的數(shù)據(jù)進行融合,在緩存模塊的軟件設計中,首先將FPGA1和FPGA2中的兩路FFT運算結(jié)果2路×8位融合成1路×16位數(shù)據(jù),再將FPGA2中的處理結(jié)果傳至FPGA1中,將兩片F(xiàn)PGA的處理結(jié)果分別存入兩個雙口RAM中,兩個存儲器統(tǒng)一由DSP地址總線控制,增設存儲器選擇端,同一時刻僅有一個RAM向DSP傳輸數(shù)據(jù)。多級數(shù)據(jù)緩存示意圖如圖8所示。
根據(jù)上述原理進行數(shù)據(jù)緩存設計,本系統(tǒng)能夠快速、4通道同步、準確地將頻域處理結(jié)果送制下級運算中,保證了系統(tǒng)的準確性和快速性。
3.3 高速信號處理中的多級流水設計
由于引信與目標高速交會,要正確識別目標、精確控制炸點,就必須在較短的時間內(nèi)處理大量的回波信息。定向毫米波引信數(shù)字信號處理立足于干擾條件下探測識別目標的設計理念,更需要在短時間內(nèi)對多個象限的回波信號做多批次的處理并進行特征積累,完成干擾模式的識別和目標的精確檢測及定位。因此,對信號處理的快速性、實時性要求更高。
為保證系統(tǒng)工作的實時性,在整個信導處理系統(tǒng)設計中采用了多級流水線處理,首先將整個信號處理系統(tǒng)分為時頻轉(zhuǎn)換和目標檢測、方位識別兩級大流水線,在FPGA的設計中,將整個時頻轉(zhuǎn)換也分為數(shù)據(jù)接收緩存、FFT運算、求模運算、數(shù)據(jù)輸出緩存等模塊。在每個模塊設計中,又將各模塊運進行分級處理,多級流水線處埋保證了整個信號處理系統(tǒng)的實時性和快速性。多級流水的思想利用了FPGA內(nèi)部的豐富資源、面積換取了速度,大幅提高了系統(tǒng)關鍵路徑的最高時鐘頻率,fmax。
4 結(jié)束語
文中設計了一種基于多處理器的數(shù)字信號處理機,不僅實現(xiàn)了引信的頻域目標檢測算法,同時實現(xiàn)了基于多普勒比幅算法的方位識別算法,具有8象限的方位識別能力,信號處理器裝調(diào)完成后,對信號處理電路進行了不同交會狀態(tài)的數(shù)據(jù)回放,結(jié)果表明,該信號處理器能夠在不同的交會條件下,準確給出目標存在信號和目標方位信息,實現(xiàn)8象限的目標方位識別。
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