CN112782694A - 一种基于多核dsp的雷达信号处理方法及系统 - Google Patents

一种基于多核dsp的雷达信号处理方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种基于多核DSP的雷达信号处理方法及系统，包括数据存储步骤：获取雷达回波数据；将雷达回波数据根据距离向和方位向分成M×N个二维数据小矩阵；多核DSP对应设置有M×N个DSP，将M×N个二维数据小矩阵中每一个二维数据小矩阵对应分配至M×N个DSP的DDR中；分别将每一个二维数据小矩阵根据方位向划分为a个组，将每个组根据距离向划分为b个块，每个块根据方位向设置有8个页；根据组、块、页的顺序将二维数据小矩阵对应写入DDR中，其中，每一页的复数点数据交织存储进DDR中的对应页。该方法在以适当降低读写距离向数据的速率来提高读写方位向数据的速率，从而提升整体的处理效率，保证了图像处理的实时性。

Description

一种基于多核DSP的雷达信号处理方法及系统
技术领域
本发明涉及雷达信号存储技术领域，具体涉及一种基于多核DSP的雷达信号处理方法及系统。
背景技术
在合成孔径雷达成像中，会接收到一个二维数据矩阵的回波数据，其中，二维数据矩阵的行方向为距离向，列方向为方位向，DSP接收到回波数据后进行处理才会成像，一般获得的回波数据大小都比较大，例如32K*32K的一景图像，已经达到8GB，这就要求在接收到回波数据后，必须在DSP芯片的外挂DDR进行存储，需要成像时再将数据从DDR中搬移到DSP芯片的内部存储空间内，由此，搬移数据的效率就成为影响SAR成像实时性的一个因素。
现在技术中，是将回波数据按照顺序存储在DDR上，在读取数据时，这样完全可以满足处理SAR信号距离向的实时性，但是在方位向的处理上，按照常规的方法，每读取方位向的一个点，就需要进行一次跳变，这将大大降低方位向的读取效率，使方位向的读取速度远远低于距离向的读取速度，严重影响成像的实时性，为了解决这个问题，可以通过在读取数据前，将对回波数据惊醒矩阵转置，以此来提高读写速率，例如RD算法、CS算法等，但由于转置过程本身效率不高,且在转置过程中需要另开辟一段存储空间用于存储转角数据,使得DDR可用存储容量只为原来的一半,导致SAR成像实时性降低、成像的结果不理想。
因此，现有技术仍存在SAR成像处理过程中无法保证成像的实时性，从而导致成像的结果不理想的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于多核DSP的雷达信号处理方法及系统，在以适当降低读写距离向数据的速率来提高读写方位向数据的速率，从而提升整体的处理效率，保证了图像处理的实时性。
本发明实施例的第一方面提供了一种基于多核DSP的雷达信号处理方法，包括数据存储步骤：
获取雷达回波数据，所述雷达回波数据为二维数据矩阵；
将所述雷达回波数据根据距离向和方位向分成M×N个二维数据小矩阵；
所述多核DSP对应设置有M×N个DSP，将所述M×N个二维数据小矩阵中每一个二维数据小矩阵对应分配至M×N个DSP的DDR中；
分别将每一个所述二维数据小矩阵根据方位向划分为a个组，将每个所述组根据距离向划分为b个块，每个所述块根据方位向设置有8个页，每个所述页包括16×16个复数点数据；
根据所述组、块、页的顺序将所述二维数据小矩阵对应写入所述DDR中，其中，每一页的复数点数据交织存储进所述DDR中的对应页。
通过这种方式，使二维数据矩阵中每个二维数据小矩阵与每个DDR一一对应，又因为多片DSP可以完成对一个二维数据矩阵的读写，任意一个DSP可以获取到任意一个DDR中的二维数据小矩阵，这样也提高了对回波数据的管理效率，同时考虑到传统方式中距离向数据和方位向数据的不同的读取速率，将每个块要固定设置为8页，其中每页为16*16的矩阵，这样在读取经过交织存储的方位向数据和距离向数据时，就能平衡方位向数据和距离向数据的读取速率，保证雷达成像的实时性。
可选的，所述交织存储的步骤包括：
将每个所述页的第一列前8个复数点数据依次写入所述DDR中的对应页，再将第二列的前8个复数点数据依次写入所述DDR中，直到将最后一列的前8个复数点数据依次写入所述DDR中；
再分别将每个所述页的第一列的后8个复数点数据依次写入所述DDR中的对应页，直到将最后一列的后8个复数点数据依次写入所述DDR中。
可选的，还包括数据读取步骤：
分别读取所述DDR中存储的第一个组的第一个块中的8个页中每页的第1/4部分和第3/4部分，再根据组的顺序读取所述DDR中存储的第二个组的第一个块中的8个页中每页的第1/4部分和第3/4部分，直到读取到所述DDR中存储的最后一组的第一个块中的8页中的第1/4部分和第3/4部分，得到每页的8条方位线数据；
将所述方位线数据还原成正常顺序，得到所述二维数据小矩阵的第一部分距离向数据；
分别读取所述DDR中存储的剩余组/块/页的内容，并将所述方位线数据还原成正常顺序，得到所述二维数据小矩阵的其余部分距离向数据；
所述第一部分距离向数据与其余部分距离向数据组合得到完整的所述二维数据小矩阵。
可选的，还包括数据读取步骤：
分别读取所述DDR中存储的第一个组的第一个块中第一页的前8条距离线数据，再根据每个组中块的顺序读取第一个组的第二个块中第一页的前8条距离线数据，直到读取到所述DDR的最后一块中第一页的前1/2部分为止，得到每页的8条距离线数据；
将所述距离线数据还原成正常顺序，得到所述二维数据小矩阵的第一部分方位向数据；
分别读取所述DDR中存储的剩余组/块/页的内容，并将所述距离线数据还原成正常顺序，得到所述二维数据小矩阵的其余部分方位向数据；
所述第一部分方位向数据与其余部分方位向数据组合得到完整的所述二维数据小矩阵。
可选的，所述二维数据小矩阵的大小为8k×4k，所述组为32个，每个所述组设置有512个所述块。
本发明实施例的第二方面提供了一种基于多核DSP的雷达信号处理系统，包括雷达信号接收器和雷达信号处理器，所述雷达信号接收器用于接收雷达信号，所述雷达信号处理器用于将所述雷达信号转换为雷达回波数据，所述雷达回波数据为二维数据矩阵；
还包括M×N个DSP；
其中，每个DSP对应设置有一个DDR，每两个DSP通过SRIO接口通信连接，当M或者N为2时，每两个DSP通过Hyperlink接口进行连接；
所述M×N个DSP用于执行上述的基于多核DSP的雷达信号处理方法。
可选的，所述M×N个DSP设置有1个主核；
所述主核包括划分单元；
所述划分单元用于将雷达回波数据根据距离向和方位向分成M×N个二维数据小矩阵；
所述M×N个DSP的每个DSP都设置有存储单元和读取单元；
所述存储单元用于将二维数据小矩阵对应存储至DDR；
所述读取单元用于读取DDR中的二维数据小矩阵。
本发明实施例的第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如本发明实施例第一方面或者第一方面中任一种可选的实施方式所述的方法。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果至少在于：
通过本实施例的方式，按照交织存储的方式对数据进行存储,以适当降低读写距离向数据的速率来提高读写方位向数据的速率，不需要转置就可以实现二维访问的大容量数据矩阵存储方案，从而提升整体的处理效率，保证了图像处理的实时性，提高了雷达图像的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于多核DSP的雷达信号处理方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于多核DSP的雷达信号处理方法中根据距离向和方位向划分的M×N个二维数据小矩阵的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种基于多核DSP的雷达信号处理方法中DDR和二维小矩阵一一对应的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种基于多核DSP的雷达信号处理方法中划分二维数据小矩阵的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种基于多核DSP的雷达信号处理方法中交织存储的结构示意图；
图6是本发明一实施例提供的一种基于多核DSP的雷达信号处理方法中读取雷达回波数据的示意图；
图7是本发明又一实施例提供的一种基于多核DSP的雷达信号处理方法中读取雷达回波数据的示意图；
图8是本发明实施例提供的一种基于多核DSP的雷达信号处理系统的结构示意图。
具体实施方式
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。在本发明实施例的描述中“多个”，是指两个或两个以上。
参见图1，为一种基于多核DSP的雷达信号处理方法的流程示意图，包括：
步骤S100、获取雷达回波数据，雷达回波数据为二维数据矩阵。
具体的，在获取到雷达回波数据前，还需要先接收到雷达信号，再对雷达信号进行恒虚警处理，获取到经过处理后的雷达回波数据，其中，雷达回波数据为一个二维数据矩阵，二维数据矩阵的行方向为距离向，列方向为方位向。
步骤S200、将雷达回波数据根据距离向和方位向分成M×N个二维数据小矩阵。
具体的，将为二维数据矩阵的雷达回波数据根据距离向和方位向分成M×N个二维数据小矩阵，如图2所示。
步骤S300、将M×N个二维数据小矩阵中每一个二维数据小矩阵对应分配至M×N个DSP的DDR中。
如图3，所示多核DSP对应设置有M×N个DSP，M×N个二维数据小矩阵的位置和M×N个DSP的DDR一一对应。
步骤S400、分别对每一个二维数据小矩阵根据方位向进行划分。
具体的，如图4所示，分别将每一个二维数据小矩阵根据方位向划分为a个组，将每个组根据距离向划分为b个块，每个块根据方位向设置有8个页，每个页包括16×16个复数点数据。其中，复数点为矩阵中的单位大小，为64位。
步骤S500、根据组、块、页的顺序将二维数据小矩阵对应写入DDR中，其中，每一页的复数点数据交织存储进DDR中的对应页。
具体的，如图5所示，将每个页的第一列前8个复数点数据依次写入DDR中的对应页，再将第二列的前8个复数点数据依次写入DDR中，直到将最后一列的前8个复数点数据依次写入DDR中，再分别将每个页的第一列的后8个复数点数据依次写入DDR中的对应页，直到将最后一列的后8个复数点数据依次写入DDR中。
可选的，在存储雷达回波数据一次或多次后，还包括读取雷达回波数据的步骤。
具体的，读取雷达回波数据的步骤为：分别读取DDR中存储的第一个组的第一个块中的8个页中每页的第1/4部分和第3/4部分，再根据组的顺序读取DDR中存储的第二个组的第一个块中的8个页中每页的第1/4部分和第3/4部分，直到读取到DDR中存储的最后一组的第一个块中的8页中的第1/4部分和第3/4部分，得到每页的8条方位线数据。
接着将方位线数据还原成正常顺序，得到二维数据小矩阵的第一部分距离向数据后，再分别读取DDR中存储的剩余组/块/页的内容，并将方位线数据还原成正常顺序，得到二维数据小矩阵的其余部分距离向数据。其中，第一部分距离向数据与其余部分距离向数据组合可以得到完整的二维数据小矩阵。
参见图6，根据图6展开更具体的说明，例如：首次读取组0中块0的页0，该页0的第1/4部分和第3/4部分，即图6中上半部所示的第一行至第四行的内容和第九行至第十二行的内容，再将两部分的内容根据原数据的顺序排列，得到图6中下半部所示的半页内容，依次读取组0中块0的页1-7的对应内容，得到组0中块0的第一条距离线至第八条距离线的距离向数据，再根据方位向依次读取得到组1至组a-1中块0的第一条距离线至第八条距离线的距离向数据，组合起来即得到原二维数据小矩阵的第一条距离线至第八条距离线的距离向数据，之后按照上述步骤对应读取其余部分的内容，就能得到完整的原二维数据小矩阵。
其中，根据原数据的顺序排列的步骤为：
先将读取到的第1/4部分的第一条方位线的前8个复数点数据还原到还原小矩阵中第一条距离线的前8个复数点数据位置上，接着再将第1/4部分的第一条方位线的后8个复数点数据还原到还原小矩阵中第二条距离线的前8个复数点数据位置上，直到将第1/4部分的第四条方位线的后8个复数点数据还原到还原小矩阵中第八条距离线的前8个复数点数据位置上，再将第3/4部分第一条方位线的前8个复数点数据还原到还原小矩阵中第一条距离线的后8个复数点数据位置上，接着再将第3/4部分的第一条方位线的后8个复数点还原到还原小矩阵中第二条距离线的后8个复数点数据位置上，直到将第3/4部分的第四条方位线的后8个复数点数据还原到还原小矩阵中第八条距离线的后8个复数点数据位置上为止，还原小矩阵则为原始的二维数据小矩阵的前8条距离线。
需要说明的是，二维数据小矩阵中的数据根据二维数据小矩阵中从左往右、从上到下的顺序存储到对应的DDR中的顺序为正常顺序，正常顺序为原二维数据小矩阵的数据排列顺序，如图5的左半部分所示。
可选的，还有另外一种读取雷达回波数据的方法，具体的，分别读取DDR中存储的第一个组的第一个块中第一页的前8条距离线数据，再根据每个组中块的顺序读取第一个组的第二个块中第一页的前8条距离线数据，直到读取到DDR的最后一个块中第一页的前1/2部分为止，得到每页的8条距离线数据。
接着将距离线数据还原成正常顺序，得到二维数据小矩阵的第一部分方位向数据，再分别读取DDR中存储的剩余组/块/页的内容，并将距离线数据还原成正常顺序，得到二维数据小矩阵的其余部分方位向数据。其中第一部分方位向数据与其余部分方位向数据组合得到完整的二维数据小矩阵。
参见图7，根据图7展开更具体的说明，例如：首次读取组0中块0的页0，该页0的第1/2部分，即图7中上半部所示的第一列至第8列的内容，再将这一部分的内容根据原数据的顺序排列，得到图7中右下部分所示的内容，再根据距离向依次读取得到组1至组a-1中块0到块b-1的页0的八条单数条距离线的距离向数据，组合起来即得到原二维数据小矩阵的八条的单数条方位线的方位向数据，之后按照上述步骤对应读取其余部分的内容，就能得到完整的原二维数据小矩阵。
其中，根据原数据的顺序排列的步骤为：
将读取到的第1/2部分的第一条方位线的复数点数据还原到还原小矩阵中第一条距离线的前8个复数点数据位置上，接着再将第1/2部分的第二条方位线的复数点数据还原到还原小矩阵中第三条距离线的前8个复数点数据位置上，直到将第1/2部分的第八条方位线的复数点数据还原到还原小矩阵中第八条距离线的前8个复数点数据，再将第1/2部分的第九条方位线的复数点数据还原到还原小矩阵中第一条距离线的后8个复数点数据位置上，接着再将第1/2部分的第十条方位线的复数点数据还原到还原小矩阵中第三条距离线的后8个复数点数据位置上，直到将第1/2部分的第十六条方位线的复数点数据还原到还原小矩阵中第八条距离线的前8个复数点数据位置上为止。在这个还原小矩阵中的八条偶数条距离线上没有数据，还原小矩阵为原始二维数据小矩阵的八条单数条距离线数据。
通过本实施例的方法，按照交织存储的方式对数据进行存储,以适当降低读写距离向数据的速率来提高读写方位向数据的速率，不需要转置就可以实现二维访问的大容量数据矩阵存储方案，从而提升整体的处理效率，保证了图像处理的实时性，提高了雷达图像的准确性。
可选的，本实施例中的二维数据小矩阵的大小可以为8k×4k，组为32个，每个组设置有512个块。当然也可以二维数据小矩阵为其他大小，这里不做限制。
基于同一发明构思，参见图8，本发明实施例还提供了一种基于多核DSP的雷达信号处理系统，包括雷达信号接收器601和雷达信号处理器602，雷达信号接收器601用于接收雷达信号，雷达信号处理器602用于将雷达信号转换为雷达回波数据，雷达回波数据为二维数据矩阵。还包括M×N个DSP，M×N个DSP组成DSP阵列603，优选设置为2×4个DSP,其中，每个DSP对应设置有一个DDR，每两个DSP通过SRIO接口通信连接，当M或者N为2时，每两个DSP通过Hyperlink接口进行连接；DSP阵列603用于执行本发明实施例所述的方法。
所述DSP阵列603包括1个主核和7个次核，主核包括划分单元，划分单元用于将雷达回波数据根据距离向和方位向分成M×N个二维数据小矩阵，并且使M×N二维数据小矩阵的位置和M×N个DSP的DDR一一对应；M×N个DSP的每个DSP都设置有存储单元和读取单元；存储单元用于将二维数据小矩阵对应存储至DDR；读取单元用于读取DDR中存储的数据；次核用于接收每个读取单元读取的对应DDR中存储的数据并将该数据还原为正常顺序，得到二维数据矩阵后发送二维数据矩阵至主核，主核根据二维数据矩阵进行雷达成像。其中，正常顺序为原始二维数据小矩阵的数据排列顺序。需要说明的是7个次核根据DSP的数量进行分配处理，每个次核处理的读取单元不相同。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行本发明实施例所述的方法。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于多核DSP的雷达信号处理方法，其特征在于，包括数据存储步骤：
获取雷达回波数据，所述雷达回波数据为二维数据矩阵；
将所述雷达回波数据根据距离向和方位向分成M×N个二维数据小矩阵；
所述多核DSP对应设置有M×N个DSP，将所述M×N个二维数据小矩阵中每一个二维数据小矩阵对应分配至M×N个DSP的DDR中；
分别将每一个所述二维数据小矩阵根据方位向划分为a个组，将每个所述组根据距离向划分为b个块，每个所述块根据方位向设置有8个页，每个所述页包括16×16个复数点数据；
根据所述组、块、页的顺序将所述二维数据小矩阵对应写入所述DDR中，其中，每一页的复数点数据交织存储进所述DDR中的对应页。
2.如权利要求1所述的一种基于多核DSP的雷达信号处理方法，其特征在于，所述交织存储的步骤包括：
将每个所述页的第一列前8个复数点数据依次写入所述DDR中的对应页，再将第二列的前8个复数点数据依次写入所述DDR中，直到将最后一列的前8个复数点数据依次写入所述DDR中；
再分别将每个所述页的第一列的后8个复数点数据依次写入所述DDR中的对应页，直到将最后一列的后8个复数点数据依次写入所述DDR中。
3.如权利要求2所述的一种基于多核DSP的雷达信号处理方法，其特征在于，还包括数据读取步骤：
分别读取所述DDR中存储的第一个组的第一个块中的8个页中每页的第1/4部分和第3/4部分，再根据组的顺序读取所述DDR中存储的第二个组的第一个块中的8个页中每页的第1/4部分和第3/4部分，直到读取到所述DDR中存储的最后一组的第一个块中的8页中的第1/4部分和第3/4部分，得到每页的8条方位线数据；
将所述方位线数据还原成正常顺序，得到所述二维数据小矩阵的第一部分距离向数据；
分别读取所述DDR中存储的剩余组/块/页的内容，并将所述方位线数据还原成正常顺序，得到所述二维数据小矩阵的其余部分距离向数据；
所述第一部分距离向数据与其余部分距离向数据组合得到完整的所述二维数据小矩阵。
4.如权利要求2所述的一种基于多核DSP的雷达信号处理方法，其特征在于，还包括数据读取步骤：
分别读取所述DDR中存储的第一个组的第一个块中第一页的前8条距离线数据，再根据每个组中块的顺序读取第一个组的第二个块中第一页的前8条距离线数据，直到读取到所述DDR的最后一个块中第一页的前1/2部分为止，得到每页的8条距离线数据；
将所述距离线数据还原成正常顺序，得到所述二维数据小矩阵的第一部分方位向数据；
分别读取所述DDR中存储的剩余组/块/页的内容，并将所述距离线数据还原成正常顺序，得到所述二维数据小矩阵的其余部分方位向数据；
所述第一部分方位向数据与其余部分方位向数据组合得到完整的所述二维数据小矩阵。
5.如权利要求1所述的一种基于多核DSP的雷达信号处理方法，其特征在于，所述二维数据小矩阵的大小为8k×4k，所述组为32个，每个所述组设置有512个所述块。
6.一种基于多核DSP的雷达信号处理系统，包括雷达信号接收器和雷达信号处理器，所述雷达信号接收器用于接收雷达信号，所述雷达信号处理器用于将所述雷达信号转换为雷达回波数据，所述雷达回波数据为二维数据矩阵；
其特征在于，还包括M×N个DSP；
其中，每个DSP对应设置有一个DDR，每两个DSP通过SRIO接口通信连接，当M或者N为2时，每两个DSP通过Hyperlink接口进行连接；
所述M×N个DSP用于执行权利要求1-5之一所述的处理方法。
7.如权利要求6所述的一种基于多核DSP的雷达信号处理系统，其特征在于，所述M×N个DSP设置有1个主核；
所述主核包括划分单元；
所述划分单元用于将雷达回波数据根据距离向和方位向分成M×N个二维数据小矩阵；
所述M×N个DSP的每个DSP都设置有存储单元和读取单元；
所述存储单元用于将二维数据小矩阵对应存储至DDR；
所述读取单元用于读取DDR中的二维数据小矩阵。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1-5之一所述方法的步骤。
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