圖1 檢測錄取的原理框圖 雷達的檢測錄取,前級送來和、仰角差、方位差三個通道數據,每個通道又包含I、Q兩個正交分量。檢測錄取的主要工作是對和支路回波信號進行信號積累和門限判別,如發現目標,則對仰角差支路和方位差支路的數據進行通道修正和測角運算,產生方位、仰角及距離的估值,數據結果錄取緩存后送數據處理機。下面對檢測準則的判定及方位仰角的運算作一簡述。 2.1 目標檢測準則的判定 目標檢測器有多種類型,這里以相掃雷達為背景,用常規的二進制檢測為例加以說明。檢測門限的選值應保證在虛警概率Pfa一定的條件下,使檢測概率Pd最大。 
(1) 
(2) 式中:N為雷達掃描某波位的重復周期數,K為某距離單元判為有目標至少必需具有的過第一門限的個數,即第二門限的值,Pd1為單次照射周期檢測概率,Pfa1為單次照射周期虛警概率。 從(1)、(2)式可以看出,檢測性能既和Pd1 、Pfa1有關,又和第二門限K的值有關。而Pd1 、Pfa1是由第一門限決定的,根據迭代法求出以上K的值。在實際過程中,也可用經驗公式表示為: 
(3) 二進制量化檢測的具體過程為對雷達掃描波位內每個距離單元的所有重復周期過一次門限總數的統計,結果與K值比較,如大于等于K值,則判該距離上有目標。 2.2 目標方位及仰角的運算 當某距離上發現目標后,就必須對目標的角度進行估值運算。根據函數運算得到目標與波束中心偏移的仰角和方位增量及偏轉方向。 設第i個目標采樣輸出值為: IΣ(i):和支路I通道第i個目標輸出值,QΣ(i):和支路Q通道第i個目標輸出值;IΔα(i):方位差支路I通道第i個目標輸出值,QΔα(i):方位差支路Q通道第i個目標輸出值;IΔβ(i):仰角差支路I通道第i個目標輸出值,QΔβ(i):仰角差支路Q通道第i個目標輸出值;KΔα、KΔβ:方位差、仰角差支路對和支路的增益修正系數;FΔα〔x〕、FΔβ〔y〕:方位、仰角的角敏函數。 以和支路對差支路進行幅度歸一化,經過通道修正后得到第i個目標方位與波束中心偏移值為: 
(4) 第i個目標仰角與波束中心偏移值為: 
(5) 偏移方向的確定:由于實際系統允許有一定相位誤差,當(6)式的值小于90°時,偏移方向為同相;(6)式的值大于90°時,偏移方向為反相。 
(6) 檢測錄取經過以上運算,將形成的點跡信息送數據處理,由計算機進行跟蹤處理。 3 多DSP的雷達檢測錄取器硬件的實現 3.1 ADSP21060芯片簡介 ADSP21060的主要特點: .獨立的并行運算單元:ALU乘法器、加法器和移位器都執行支持IEEE32位單精度浮點數的數據格式,運算全部為單周期指令,采用四級流水結構取指令運算,其浮點運算周期達到25ns~50ns,三部分可并行處理。 .片內雙口SRAM:有4Mbit的片內SRAM,一個周期可同時完成讀出與寫入操作,可用于不同的代碼和數據存儲,可隨機配置16位或32位、48位字寬和深度。 .DMA總線結構:10個DMA通道,可設置成2個串口、4個連接口、4個外部并口格式。 .可在時鐘為20M-40M的速率下運行。 .哈佛結構總線:雙數據線,程序指令,輸入/輸出口全并行運行。 3.2 系統硬件組成 從通用性考慮,采用ADSP21060芯片與大規模可編程FPGA及少量外圍芯片組合一個高速檢測錄取單元。三坐標雷達一般有3個通道6路數據,分別為和支路(I、Q)、仰角差支路(I、Q)和方位差支路(I、Q)。如每個DSP處理單元接收處理一個通道的數據,則一部三坐標雷達只要三個DSP處理單元即可解決其檢測錄取的數據輸入,目標回波信息錄取緩存后,數據通過另一單元送出(圖2)。四個處理單元的數據總線、地址總線、DMA總線、HOST界面并接即可實現一多DSP芯片系統。ADSP21060的HOST接口允許在使用少量附加硬件的情況下,完成芯片與標準微處理總線的連接,支持同步和異步數據傳送,采用握手信號REDY來識別每一次傳送的結束。HOST可以訪問任何掛在總線上的芯片,這些芯片可以用芯選信號來選,又可采用存儲器映射的方法。對于每片ADSP21060,均有10個DMA通道可設置,實現各處理單元間的數據傳送。不論雷達檢測錄取內容如何變化,均可通過軟件的編程來完成其功能。如雷達增加匿影通道等,可級聯增加DSP處理單元。 |