超高速FFT可编程处理系统设计

本文介绍了用TMS320C25微处理器和高速矢量处理器TMC2310所设计的超高速可编程FFT处理系统。设计中采用TMS320C25和TMC2310构成主从结构,充分发挥这两种高速处理器的特点,使系统具有灵活的可编程控制能力。采用TMS320C25作为主控CPU,TMC2310的外围存储器设计成乒乓结构,可以使系统实现连续的FFT处理。该系统可以在53μs内完成128复数点FFT运算,在514μs内完成1024复数点FFT运算。这一速度指标此单片TMS320C30快7倍、比单片TMS320C25快20倍。     

外辐射源雷达模糊函数的快速算法与硬件实现

外辐射源雷达作为一种新体制雷达在探测低空小目标应用中得到了广泛的关注。针对外辐射源雷达利用模糊函数探测目标时延和多普勒频移的计算量大、难以满足系统实时性要求的问题,提出一种快速计算模糊函数方法。首先，将数据进行分段;然后，对分段后数据分别进行相关运算和抽取滤波;最后，用快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)算法对数据进行处理,显著提高了模糊函数的计算效率,并在现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)上实现了该算法。实测结果表明了该算法的可行性，研究成果为外辐射源雷达系统算法硬件化提供了参考依据。     

外辐射源雷达模糊函数的快速算法与硬件实现

外辐射源雷达作为一种新体制雷达在探测低空小目标应用中得到了广泛的关注。针对外辐射源雷达利用模糊函数探测目标时延和多普勒频移的计算量大、难以满足系统实时性要求的问题,提出一种快速计算模糊函数方法。首先，将数据进行分段;然后，对分段后数据分别进行相关运算和抽取滤波;最后，用快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)算法对数据进行处理,显著提高了模糊函数的计算效率,并在现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)上实现了该算法。实测结果表明了该算法的可行性，研究成果为外辐射源雷达系统算法硬件化提供了参考依据。     

一种用TMS320C25汇编语言实现FFT的快速方法

TMS320C25是美国TI公司TMS320系列的第二代产品,其运算速度可达1000MOPS,并且具有单指令周期的乘法/累加指令和专门为FFT运算而设计的位反向寻址指令,因此,它在现代数字信号处理中占有重要的地位。 快速付立叶变换(FFT)是现代信号处理中的一个重要方法。尤其在雷达信号的处理中,这种方法显得越来越重要。但是,长期以来,由于处理器速度的限制,使得这种方法很难用于实时信号处理系统。然而,用TMS320C25汇编语言编程可使128复数点FFT在1.23ms内完成。 本文根据TMS320C25芯片的硬件结构(哈佛结构)特点,充分利用芯片内的RAM,在限制可执行代码为1984字的情况下,对FFT运算的蝶形进行优化,提出了一种快速计算FFT的编程方法,给出了这种方法在TMS320C25上实现的过程和框图。     

基于FPGA的4096点基-4 FFT模块的实现

现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray,FPGA)技术,具有集成高度、逻辑实现能力强等特点,已经成为数字系统设计的重要技术之一。数字脉冲压缩技术可靠性高,灵活性好,可编程,在现代雷达中广泛应用。快速傅里叶变换(fastFouriertransform,FFT)是一种实现数字脉冲压缩的高效、灵活的方法,也是实现雷达数字信号中重要技术。首先说明了基4FFT的基本知识,然后介绍了如何使用Xilinx的FPGA的来实现雷达信号处理机的数字脉压的核心———4096点FFT模块。     

利用FFT/WFFT-DWT提高雷达处理增益的性能分析

当目标的多普勒频率与FFT滤波器组不精确匹配时,会产生FFT的高副瓣现象。利用加窗FFT可以抑制副瓣,但降低了主瓣信噪比。在WFFT输出端利用离散小波变换(discrete wavelet transform,DWT)可以改善雷达处理增益(processing gain,PG),推导了单边形式WFFT-DWT的处理增益公式,并利用FFT/WFFT-DWT进一步提高雷达处理增益。检测性能分析表明,FFT/WFFT-DWT在存在频率偏移时有比FFT/FFT-DWT和FFT更好的检测性能。     

高频地波雷达电台干扰的抑制

为抑制高频地波雷达电台干扰,提出用线性极化变换(LPVT)、非线性极化变换(NLPVT)和多凹口逻辑积极化(MLP)滤波相结合进行极化处理的方法。通过减小干扰极化状态的散落区域,降低干扰散落中心的不确定性,有效提高了滤波器性能。为实现实时处理,利用改进的多凹口逻辑积极化滤波算法解决了处理速度和凹口数量之间的矛盾。结合实际录取的高频雷达电台干扰数据,通过仿真实验证明该方法的有效性。实际雷达数据处理结果表明该方法可使信干比改善20dB以上。     

MIMO雷达反向投影成像算法

针对多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)雷达的多收发固定阵列结构,在标准反向投影(back projection, BP)成像算法基础上,提出了一种修正BP成像算法。该算法首先对MIMO雷达距离压缩回波数据进行时延曲线校正处理,而后沿方位向直接相干叠加各路回波处理数据,从而无需距离插值即可实现方位聚焦。与标准BP算法相比,修正BP算法大大降低了运算量,同时也克服了现有快速BP算法大都没有考虑距离插值运算的缺陷。MIMO雷达外场实测数据处理表明：与标准BP算法相比,修正BP算法有效节省了运算时间,并保持了雷达成像质量。     

基于GPU的外辐射源雷达信号处理实时实现方法

随着外辐射源雷达技术的发展,实时处理能力成为制约外辐射源雷达系统性能的重要因素。现有的处理手段仅适用于较小采样率信号以及低速目标的情况,对于数字电视信号等大带宽高采样率的外辐射源雷达信号以及高速小目标的情况很难满足实时性的要求。提出了一种基于图形处理器的外辐射源雷达信号处理实时实现方法,能够提高分块最小均方误差算法和Keystone算法的并行处理能力。通过真实数据验证表明基于所提结构的实现方法能够满足外辐射源雷达信号处理实时性的需求。     

自定制浮点FFT/IFFT处理器的FPGA实现研究

针对定点FFT/IFFT处理器精度不高的缺点,提出了自定制浮点FFT/IFFT处理器的FPGA硬件实现。结合工程需求和FPGA器件结构确定了自定制浮点数据格式,阐述了实现浮点运算和提高蝶形运算速度等关键技术,并用FPGA实现了一个可变数据长度的FFT/IFFT处理器。该处理器已投入实用,工作性能稳定,系统时钟80MHz,完成1024点FFT/IFFT运算只需64μs,处理误差小于-80dB,功耗小于1W。     

基于频域处理的机载雷达自适应杂波抑制方法

传统的机载雷达自适应杂波抑制多是从时域角度来考虑的，提出了一种基于频域的杂波抑制方法——FFT频域处理法。该方法将输入数据首先经过FFT运算变换到频域上，然后利用质量中心法来估计杂波谱的中心多普勒频率和带宽，最后将杂波分布区内的FFT通道输出置零(即滤除杂波)。实验仿真结果表明，与传统的基于谱估计的自适应MTI方法相比，该方法具有良好的改善因子和较小的信噪比损失，对于慢速目标检测十分有利，并能有效地防止目标白化，其运算简单，适于工程实现。     

基于DSP与FPGA的实时数字信号处理系统设计

针对测速雷达实时数字信号处理系统的设计问题,提出了一种基于DSP与FPGA的设计新方法。实时信号处理系统中,低层的信号处理算法处理速度要求高,但运算结构相对简单,适用于FPGA进行硬件实现。而高层处理算法控制结构复杂,通信机制强大,适用于DSP软件编程处理。首先简单介绍了该系统所使用DSP的特点,然后对系统的硬件结构及其软件处理进行了详细说明,最后通过实验结果验证了设计新方法的有效性。     

超视距雷达的频域波束形成

本文给出了一个超视距雷达频域数字波束形成方案。用这种频域方法可以大量减少DBF所需的存贮量和计算量。误差校准方便。由于在FFT处理器输出端保持了天线阵元上所有的信息,可以获得灵活的方向图。     

基于重构协方差矩阵空时二维杂波抑制方法

针对杂波环境严重非均匀导致协方差矩阵估计失真、空时自适应处理性能下降的问题,提出了一种杂波协方差矩阵重构方法,并利用重构的杂波协方差矩阵实现杂波抑制。该方法充分利用了载机速度给定时杂波分布轨迹已知这一先验知识,考虑了天线方向图的调制,通过改变空时相关函数调节杂波带宽,可以实现任意杂波协方差矩阵重构。计算机仿真分析和实测数据处理结果表明,所提出的方法在非均匀杂波环境中,与小自由度的降维自适应算法相比具有更好的动目标检测性能。     

4×4整数变换的流算法研究

4×4整数变换是H.264视频压缩标准的关键技术之一,对H.264编解码器的整体性能有重要影响。基于流处理的思想,提出了一种适用于H.264整数变换的混合流式变换算法MSTA,并将其映射到了Imagine流处理器上。实验结果表明,MSTA流实现处理一次4×4整数变换仅需4.5ns,远超出当前实时应用的需求。另外,流处理器良好的灵活性将使MSTA拥有更广阔的应用前景。     

机载雷达通用并行信号处理系统设计

针对机载雷达的高速大容量实时信号处理任务,为了提高系统的通用性,提出一种基于DSP芯片的机载雷达通用并行信号处理系统(AUPSPS)设计方案。该系统以DSP芯片为核心处理节点,采用各节点独立存储及数据流水方式实现多DSP的完全并行处理。系统具有通用性和可扩展性好,数据吞吐量大,并行处理效率高,系统结构简单清晰,硬件资源节省,设计开发简便等优点,不但可以灵活适应于机载雷达的各种数据处理算法,而且可应用于其它平台的雷达信号处理机中,实现雷达信号的高速实时并行处理。     

Detection of weak target for MIMO radar based on Hough transform

An effective method of multiple input multiple output (MIMO) radar weak target detection is proposed based on the Hough transform. The detection time duration is divided into multiple coherent processing intervals (CPIs). Within each CPI, conventional methods such as fast Fourier transform (FFT) is exploit to coherent inte-grating in same range cell. Furthermore, noncoherent integration through several range cells can be implemented by Hough transform among all CPIs. Thus, higher integration gain can be obtained. Simulation results are also given to demonstrate that the detection performance of weak moving target can be dramatically improved.     

基于现场可编程门阵列的图像调焦系统

数字图像自动调焦技术,不仅能提高调焦精度,而且能降低对成像系统加工和装配精度的要求。采用基于功率谱的评价函数对成像系统的聚焦位置进行识别,提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的自动调焦系统实现方案,主要完成图像预处理、清晰度判别和对焦控制等功能。针对自动调焦算法计算量大、计算复杂等特点,采用中值滤波和灰度值线性变换的图像预处理方法,以及流水线作业、"乒乓"操作、双蝶形处理器复用、基-2 FFT算法相结合的工作模式。研究表明,利用FPGA强大的并行及高速数据处理能力,使得图像调焦算法不再成为复杂控制系统的速度瓶颈。