基于多核处理器的火控雷达信号处理方法与实现

摘要

火控雷达在我国防空等领域的武器系统中占据着不可替代的位置.传统雷达系统实现采用的是多片单核DSP架构,但是多片单核架构往往导致整个系统存在集成度低、功耗大、数据传输困难等缺点.随着雷达技术的迅猛发展,雷达系统要求数字信号处理器能够做到实时数据处理、多任务并行处理、大数据处理与存储、大带宽传输数据.因此多功能一体化、多核并行处理以及高集成度等要求已成为现在雷达系统的发展趋势,本文结合某火控雷达信号处理机实际项目,详细介绍了火控雷达信号处理具体算法流程,并对雷达信号处理与数据处理进行DSP软件设计与模块实现. 首先,论文介绍了火控雷达信号处理主要工作流程,对其关键算法的理论进行说明与实验仿真,并且详细介绍核心算法在DSP中编程实现,通过将DSP处理结果与仿真结果作对比以此验证实现的正确性;之后介绍了雷达系统数据处理部分,该部分主要介绍单目标跟踪的实现方法－αβ滤波,阐述了该滤波方法理论及DSP实现的具体流程,并结合电脑仿真验证算法实现的正确性. 其次,论文着手雷达信号处理系统设计以及实现,根据项目需求以及板卡上的资源,确定了系统的总体设计、系统中数据传输方法、任务的多核分配以及多核通信的方法.项目涉及多核任务间数据交互,采用EDMA数据传输方法大大提高核间数据传输效率以及系统流水线操作;论文详细探讨了芯片间如何实现流水线操作,并采用SRIO高速串口实现DSP与FPGA之间的双向数据传输以及Hyperlink高速串口实现双片DSP间的数据传输;项目涉及到DSP与上位机的数据交互,论文详细介绍了以太网接口,并采用UDP协议与上位机进行通信. 最后,论文介绍了系统设计中遇到的问题,主要结合在调试过程中遇到一些突出性问题进行分析并给出解决方法,例如进行核间数据传输时如何解决多核之间数据传输出现高速缓存一致性的问题;算法运算时间过长,如何将代码进行并行处理和高效率优化代码;使用SYS/BIOS系统如何解决信号量崩溃、通信机制消失以及程序退出SYS/BIOS系统等问题.论文对这些问题进行了详细分析并给出解决方法,其解决方法为工程实现中的诸多问题提供了基础.

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