基于多核DSP的短波宽带测向算法及实现技术研究

摘要

随着短波通信技术的发展，跳频信号、战术数据链等信号在军事通信中的广泛应用，在多数电子对抗设备中对猝发信号的测向要求不断增强。本文围绕短波宽带测向系统的实现展开研究，针对宽带测向算法设计和测向实时性这两个关键问题，提出了一种基于相关干涉仪的宽带测向优化算法并在 C66x系列多核 DSP平台上实现。 随着无线电技术的迅猛发展，信号测向技术已经奠定了坚实的理论基础，逐渐发展出了多种测向方法，根据原理不同可分为：相位干涉仪测向、相关干涉仪测向、比幅法测向、空间谱估计测向、多普勒测向等方法。这几种测向体制各有优略，其中相关干涉仪测向体制由于其高灵敏度、高准确度和高抗扰度等突出特点备受推崇，并且特别适合现代阵列数据处理技术。根据宽带测向系统的特点，本文提出了一种改进的相关干涉仪测向算法，一方面使用了改进的代价函数并在宽带测向模式下引入抛物线拟合算法，在算法层面减少了运算量并提高了测向精度；另一方面对于低信噪比信号，采用相位差矢量叠加算法提高了相位测量精度，实现了对低信噪比信号也能正确的进行测向，进一步提高测向指标。 同时相关干涉仪测向体制需要的运算量也是巨大的，对于短波宽带测向接收机的实现，由于需要使用二维干涉仪测向估计方位角和俯仰角，并且需要同时对多个子信道进行测向，需要处理的数据量可想而知。为了解决这一难题，本文提出了一种基于高性能多核DSP的宽带测向实现方案。针对宽带测向处理流程设计了高效的混合并行处理模型，速度比单核提高了5倍，同时通过使用编译器优化选项设置、内联函数、restrict、关键字、单指令多数据操作指令及循环展开等代码优化手段，使得关键代码运行效率大大提高，整体运行速度提升约22倍。目前，对于多核DSP的实际应用还处于探索阶段，国内关于多核DSP的文章和论文大多在硬件和接口设计实现方面较多，而在软件编程方面如算法分解、流程控制、并行处理尤其软件优化技术等方面涉及较少，本文着重在这些方面进行了研究，为今后多核DSP的编程应用奠定了基础。