CN110376558A - 一种有序统计cfar的dsp实现方法 - Google Patents

一种有序统计cfar的dsp实现方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110376558A
CN110376558A CN201910658736.0A CN201910658736A CN110376558A CN 110376558 A CN110376558 A CN 110376558A CN 201910658736 A CN201910658736 A CN 201910658736A CN 110376558 A CN110376558 A CN 110376558A
Authority
CN
China
Prior art keywords
detection unit
detection
amplitude
reference unit
dsp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910658736.0A
Other languages
English (en)
Inventor
李静静
朱红育
张楠
张军
张开生
汪慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Electronic Engineering Research Institute
Original Assignee
Xian Electronic Engineering Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Electronic Engineering Research Institute filed Critical Xian Electronic Engineering Research Institute
Priority to CN201910658736.0A priority Critical patent/CN110376558A/zh
Publication of CN110376558A publication Critical patent/CN110376558A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/36—Means for anti-jamming, e.g. ECCM, i.e. electronic counter-counter measures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/414—Discriminating targets with respect to background clutter

Abstract

本发明涉及一种有序统计CFAR的DSP实现方法，包括以下步骤：(a)输入同相信号I和正交信号Q；(b)选取待检测数据，包括检测单元和邻近的N个参考单元；(c)计算检测单元幅度和参考单元幅度；(d)检测单元幅度乘以门限乘积因子的倒数得到判决门限；(e)N个参考单元幅度分别与判决门限进行二元判决，若大于判决门限则判决结果为0，否则为1；(f)把N个二元判决结果进行累加得到二元积累检测结果；(g)若检测结果大于K，则检测单元为目标，反之则为杂波；(h)输出目标信息。该方法能够把OS‑CFAR的排序问题转化成二元积累检测问题，大大降低了运算量，缩短了处理时间，解决了OS‑CFAR在DSP处理器中的实时实现问题。

Description

一种有序统计CFAR的DSP实现方法
技术领域
本发明属于雷达信号处理技术领域。本发明具体涉及一种有序统计CFAR的DSP实现方法。该发明针对现有的有序统计CFAR设计中，运算时间长、不便于实时实现的问题提出的一种解决方案。
背景技术
恒虚警概率检测研究是国际雷达信号处理领域的一个重要研究方向，而有序统计CFAR(OS-CFAR)是恒虚警概率检测的重要方法之一，它能有效地抑制杂波边缘效应和目标遮蔽效应，具有良好的恒虚警检测性能，但由于存在排序时间长、难以实时实现等问题，早期工程中极少采用。近些年来随着高速信号处理器DSP、FPGA等的广泛使用，尤其是多核DSP高速信号处理板的使用，OS-CFAR有了应用于实际系统的硬件基础。
OS-CFAR是通过对参考单元数据进行数值排序来获得有序检测统计量。假设检测单元为XD，保护单元为XP，参考单元为{X1,X2,…,XN}，对参考单元排完序后取序列的第K个数值作为有序检测统计量，再乘以门限乘积因子T获得检测门限，若XD大于检测门限则判定为目标，反之则是杂波。
其过程等价于参考单元{X1,X2,…,XN}先乘以门限乘积因子T，然后XD分别与{TX1,TX2,…,TXN}比较，若XD大于序列的第K个数值则判定为目标，反之则是杂波，这就把排序问题转化为二元积累检测问题。基于上述思想，我们设计了一种有序统计CFAR的DSP实现方法。本发明主要侧重于有序统计CFAR算法的DSP软件实现，所有运算均在DSP处理器内部完成，DSP处理器选择的是目前应用较为广泛的TMS320C6678。
发明内容
要解决的技术问题
在传统DSP软件设计中，OS-CFAR存在运算量大、排序时间长等问题。为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种有序统计CFAR的DSP实现方法。
技术方案
一种有序统计CFAR的DSP实现方法，其特征在于在DSP处理器内部完成，步骤如下：
步骤1：获得同相信号I和正交信号Q；
步骤2：选取一组待检测数据，包括检测单元XD、保护单元XP、参考单元{X1,X2,…,XN}，其中{X1,X2,…,XN/2}为前导参考窗，{XN/2+1,XN/2+2,…,XN}为滞后参考窗；
步骤3：对检测单元XD和参考单元{X1,X2,…,XN}分别进行复数IQ求模运算，得到各自的实部和虚部；
步骤3.1：求取检测单元的实部和虚部的平方和，求取参考单元的实部和虚部的平方和；
步骤3.2：用Intrinsics指令对平方和进行开方运算，获得复数模值即幅度；
步骤4：对检测单元幅度XDA和参考单元幅度{X1A,X2A,…,XNA}进行二元积累检测：
步骤4.1：检测单元幅度XDA乘以门限乘积因子T的倒数得到二元判决的门限XDAT：XDAT＝XDA/T；
步骤4.2：参考单元幅度{X1A,X2A,…,XNA}分别与XDAT进行比较得到二元判决结果{X1C,X2C,…,XNC}，当参考单元幅度大于XDAT，则取0，否则取1；
步骤4.3：把二元判决结果{X1C,X2C,…,XNC}进行累加得到二元积累检测结果XΣ：XΣ＝X1C+X2C+…+XNC；
步骤4.4：若XΣ大于K，则检测单元XD为目标，反之XD为杂波；所述的K为3/4*N；
步骤5：选取下一组检测单元、保护单元和参考单元数据进行检测，直到所有数据全部检测完毕；
步骤6：输出目标信息。
所述的DSP采用TMS320C6678。
有益效果
本发明提出的一种有序统计CFAR的DSP实现方法，把OS-CFAR的排序问题转化成二元积累检测问题，大大降低了运算量，缩短了处理时间，解决了OS-CFAR在DSP处理器中的实时实现问题；所具有的特点和有益效果：
1、复数求模运算涉及到开方运算。对比C语言标准math库函数中的sqrt函数以及DSP支持的mathlib库函数中的sqrtdp函数和sqrtsp函数，使用Intrinsics指令进行开方运算，处理时间分别缩短了约13/15、13/15和3/4；
2、序列排序运算涉及到数值比较。对比传统冒泡排序方法，使用二元积累检测把N*(N-1)/2次数值比较减小到N次数值比较。
此外，根据TI公司提供的TMS320C6000Optimizing Compiler用户手册，用于开方运算的Intrinsics指令还可扩展到TMS320C6600、C6700、C6700+、C6740处理器使用。
附图说明
图1原理框图
图2检测流程图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
采用背景技术中提到的与OS-CFAR过程等效的二元积累检测进行DSP软件设计，其原理框图如图1所示，以雷达信号的同相信号I和正交信号Q作为输入，目标信息作为输出。同相信号I和正交信号Q可以分别看作复数的实部和虚部，使用TMS320C6678芯片支持的C/C++Compiler Intrinsics指令进行复数求模运算获得幅度信息，然后对幅度信息进行二元积累检测，最终获得目标信息。
参照附图2，对本发明的具体实施方式进行详细叙述。
步骤1：获得同相信号I和正交信号Q；
步骤2：选取一组待检测数据，包括检测单元XD、保护单元XP、参考单元{X1,X2,…,XN}，其中{X1,X2,…,XN/2}为前导参考窗，{XN/2+1,XN/2+2,…,XN}为滞后参考窗；
步骤3：对检测单元XD和参考单元{X1,X2,…,XN}分别进行复数IQ求模运算，以检测单元XD为例，实部为XDI，虚部为XDQ：
步骤3.1：求实部和虚部的平方和XDS：XDS＝XDI*XDI+XDQ*XDQ；
步骤3.2：用Intrinsics指令对平方和进行开方运算，获得复数模值即幅度XDA：XDA＝_rsqrsp(_rcpsq(XDS))；
步骤4：对检测单元幅度XDA和参考单元幅度{X1A,X2A,…,XNA}进行二元积累检测：
步骤4.1：检测单元幅度XDA乘以门限乘积因子T的倒数得到二元判决的门限XDAT：XDAT＝XDA/T；
步骤4.2：参考单元幅度{X1A,X2A,…,XNA}分别与XDAT进行比较得到二元判决结果{X1C,X2C,…,XNC}，以X1A为例：X1C＝(X1A>XDAT)？0:1；
步骤4.3：把二元判决结果{X1C,X2C,…,XNC}进行累加得到二元积累检测结果XΣ：XΣ＝X1C+X2C+…+XNC；
步骤4.4：若XΣ大于K(理论值为3/4*N)，则检测单元XD为目标，反之XD为杂波；
步骤5：选取下一组检测单元、保护单元和参考单元数据进行检测，直到所有数据全部检测完毕；
步骤6：输出目标信息。

Claims (2)

1.一种有序统计CFAR的DSP实现方法，其特征在于在DSP处理器内部完成，步骤如下：
步骤1：获得同相信号I和正交信号Q；
步骤2：选取一组待检测数据，包括检测单元XD、保护单元XP、参考单元{X1,X2,…,XN}，其中{X1,X2,…,XN/2}为前导参考窗，{XN/2+1,XN/2+2,…,XN}为滞后参考窗；
步骤3：对检测单元XD和参考单元{X1,X2,…,XN}分别进行复数IQ求模运算，得到各自的实部和虚部；
步骤3.1：求取检测单元的实部和虚部的平方和，求取参考单元的实部和虚部的平方和；
步骤3.2：用Intrinsics指令对平方和进行开方运算，获得复数模值即幅度；
步骤4：对检测单元幅度XDA和参考单元幅度{X1A,X2A,…,XNA}进行二元积累检测：
步骤4.1：检测单元幅度XDA乘以门限乘积因子T的倒数得到二元判决的门限XDAT：XDAT＝XDA/T；
步骤4.2：参考单元幅度{X1A,X2A,…,XNA}分别与XDAT进行比较得到二元判决结果{X1C,X2C,…,XNC}，当参考单元幅度大于XDAT，则取0，否则取1；
步骤4.3：把二元判决结果{X1C,X2C,…,XNC}进行累加得到二元积累检测结果XΣ：XΣ＝X1C+X2C+…+XNC；
步骤4.4：若XΣ大于K，则检测单元XD为目标，反之XD为杂波；所述的K为3/4*N；
步骤5：选取下一组检测单元、保护单元和参考单元数据进行检测，直到所有数据全部检测完毕；
步骤6：输出目标信息。
2.根据权利要求1所述的一种有序统计CFAR的DSP实现方法，其特征在于所述的DSP采用TMS320C6678。
CN201910658736.0A 2019-07-22 2019-07-22 一种有序统计cfar的dsp实现方法 Pending CN110376558A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910658736.0A CN110376558A (zh) 2019-07-22 2019-07-22 一种有序统计cfar的dsp实现方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910658736.0A CN110376558A (zh) 2019-07-22 2019-07-22 一种有序统计cfar的dsp实现方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110376558A true CN110376558A (zh) 2019-10-25

Family

ID=68254552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910658736.0A Pending CN110376558A (zh) 2019-07-22 2019-07-22 一种有序统计cfar的dsp实现方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110376558A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104914433A (zh) * 2015-06-15 2015-09-16 南京航空航天大学 一种基于链表排序的os-cfar多目标提取的实现方法
EP3040737A2 (en) * 2014-12-30 2016-07-06 Propagation Research Associates, Inc. Using orthogonal space projections to generate a constant false alarm rate control parameter
CN106997042A (zh) * 2017-03-31 2017-08-01 北京润科通用技术有限公司 一种目标信号检测方法及装置
CN107861107A (zh) * 2017-10-23 2018-03-30 电子科技大学 一种适用于连续波雷达的双门限cfar与点迹凝聚方法
CN109188388A (zh) * 2018-09-03 2019-01-11 中国科学院声学研究所 一种对抗多目标干扰的恒虚警检测方法
CN109471072A (zh) * 2018-11-07 2019-03-15 中国人民解放军国防科技大学 基于fpga的单脉冲雷达二维cfar检测方法及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3040737A2 (en) * 2014-12-30 2016-07-06 Propagation Research Associates, Inc. Using orthogonal space projections to generate a constant false alarm rate control parameter
CN104914433A (zh) * 2015-06-15 2015-09-16 南京航空航天大学 一种基于链表排序的os-cfar多目标提取的实现方法
CN106997042A (zh) * 2017-03-31 2017-08-01 北京润科通用技术有限公司 一种目标信号检测方法及装置
CN107861107A (zh) * 2017-10-23 2018-03-30 电子科技大学 一种适用于连续波雷达的双门限cfar与点迹凝聚方法
CN109188388A (zh) * 2018-09-03 2019-01-11 中国科学院声学研究所 一种对抗多目标干扰的恒虚警检测方法
CN109471072A (zh) * 2018-11-07 2019-03-15 中国人民解放军国防科技大学 基于fpga的单脉冲雷达二维cfar检测方法及系统

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
B. MAGAZ ET AL.: "Design and Real Time Implementation of a Novel Combined CA-CFAR/SLB System on TMS320C67x Processor", 《2006 INTERNATIONAL RADAR SYMPOSIUM》 *
任磊等: "基于DSP的二维CFAR检测快速实现", 《系统工程与电子技术》 *
刘银玲: "基于TMS320C6678的多功能阵列雷达信号处理", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 *
石敏: "基于TMS320C6678的恒虚警和目标凝聚算法的实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107220606B (zh) 基于一维卷积神经网络的雷达辐射源信号的识别方法
CN110348288B (zh) 一种基于77GHz毫米波雷达信号的手势识别方法
CN109471072A (zh) 基于fpga的单脉冲雷达二维cfar检测方法及系统
CN109471074B (zh) 基于奇异值分解与一维cnn网络的雷达辐射源识别方法
Harinarayan et al. Feature extraction of Digital Aerial Images by FPGA based implementation of edge detection algorithms
CN103257341B (zh) 基于fpga的自聚焦算法快速实现方法
CN103439692A (zh) 基于协方差矩阵广对称特性的stap方法
CN113038302A (zh) 流量预测方法及装置、计算机可存储介质
CN104459644A (zh) 一种用于雷达视频信号检测的自适应恒虚警检测方法
Guo et al. Radar target recognition based on feature Pyramid fusion lightweight CNN
CN106802409A (zh) 基于多cpu处理的外辐射源雷达实时信号处理方法
CN103424742B (zh) 一种序贯处理测量数据的目标跟踪方法与目标跟踪系统
Chen et al. FPGA implementation of neural network accelerator for pulse information extraction in high energy physics
CN110376558A (zh) 一种有序统计cfar的dsp实现方法
CN110991378B (zh) 一种功率放大器个体识别方法及装置
CN101881825A (zh) 利用延时的frft模之差的动目标检测器
McCurry et al. Xilinx FPGA implementation of an image classifier for object detection applications
CN116430317A (zh) 一种辐射源调制样式与个体识别方法及系统
CN116774156A (zh) 基于单芯片平台的小型单脉冲雷达信号处理系统
CN111337896A (zh) 一种实现动目标检测加速的方法
Akoushideh et al. High performance implementation of texture features extraction algorithms using FPGA architecture
Zhao et al. Reconfigurable hardware architecture for mean level and log-t CFAR detectors in FPGA implementations
CN115932773A (zh) 基于谱形特征的目标角度检测方法、装置、设备及介质
CN113609948B (zh) 一种视频时序动作的检测方法、装置及设备
Cai et al. A reassigned bilinear transformation and Gaussian kernel function-based approach for detecting weak targets in sea clutter

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20191025

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication