CN115994096A - 一种雷达信号处理和仿真的验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷达信号处理和仿真的验证方法，涉及雷达信号处理技术领域，本发明方法中，一方面使用仿真软件中的仿真算法对回波信号数据进行信号处理，得到仿真数据；另一方面使用雷达的信号处理算法对回波信号数据进行信号处理，得到处理数据；通过对比仿真数据和处理数据，验证处理数据的正确性，从而实现对雷达的信号处理算法进行测试。在此过程中，本发明对DSP芯片中的DDR内存进行分区，分区存储回波信号数据、仿真数据、处理数据，以便于进行数据对比。同时，还将回波信号数据搬运到L3缓存中，雷达的信号处理算法在L3缓存上运行的速度更高。本发明方法简单，容易操作，提高了工作效率。

Description

一种雷达信号处理和仿真的验证方法

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，尤其是一种雷达信号处理和仿真的验证方法。

背景技术

信号处理在现代雷达系统中起着至关重要的作用，其决定了雷达的总体性能。现代雷达系统中的信号处理需要面对各种应用需求和复杂工作环境，因此需要研究各种先进技术来提高雷达从回波信号中提取目标信息的能力，研究内容包括抑制杂波干扰的技术、脉冲信号相参积累技术、阵列信号处理技术、目标检测技术、信号处理系统设计技术等。在一款新雷达的研发和调试过程中，对雷达进行功能性测试是一个重要的环节，若全部采用外场测试，将耗费大量人力、物力、财力，且易受天气状况影响，工作效率低，增加新雷达的研发测试周期。

近年来，雷达信号处理和仿真的验证技术以其灵活性和低成本受到了普遍关注，其可作为雷达系统测试的有效手段。但是，在雷达信号处理和仿真的验证过程中，仍存在验证过程繁琐、易出错、验证时间长的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种雷达信号处理和仿真的验证方法，方法简单，容易操作，出错率低，为开发者节省了大量的验证时间，提高了工作效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一种雷达信号处理和仿真的验证方法，包括以下步骤：

S1，获取雷达的回波信号数据，使用仿真软件中的仿真算法对回波信号数据进行信号处理，得到仿真数据；

S2，对DSP芯片中的DDR内存进行分区，得到三个存储区，分为第一存储区、第二存储区、第三存储区；将回波信号数据导入第一存储区中，将仿真数据导入第二存储区中；

S3，对第一存储区中的回波信号数据进行校验，若检验成功，即表示导入成功，则进入步骤S4；若检验不成功，即表示导入不成功，则重新将回波信号数据导入第一存储区中，然后再进行校验，直至检验成功，进入步骤S4；

S4，利用雷达的信号处理算法，对回波信号数据进行信号处理，得到处理数据，并将处理数据导入第三存储区中；

S5，利用对比算法，对DSP芯片的第二存储区中的仿真数据和第三存储区中的处理数据进行对比，若两个存储区中的数据内容一致，则表示处理数据验证成功，即雷达的信号处理算法测试成功；否则，表示处理数据验证不成功，即雷达的信号处理算法测试不成功。

优选的，步骤S3中，第一存储区中的回波信号数据检验成功后，先将第一存储区中的回波信号数据搬运到DSP芯片中的L3缓存中，再进入步骤S4；

步骤S4中，利用雷达的信号处理算法，对L3缓存中的回波信号数据进行信号处理，得到处理数据。

优选的，步骤S1中，采用仿真软件模拟产生雷达的回波信号数据，或者通过雷达进行外场采集得到雷达的回波信号数据。

优选的，步骤S2中，将回波信号数据导入第一存储区中，将仿真数据导入第二存储区中，具体方式为：

先分别将回波信号数据和仿真数据以dat文件的方式进行存储；然后通过loadmemory功能，将用于存储回波信号数据的dat文件对应的导入DSP芯片的第一存储区中，以及将用于存储仿真数据的dat文件对应的导入DSP芯片的第二存储区中。

优选的，步骤S2中，先在回波信号数据的开头和结尾分别添加字符，即对应的添加字头和字尾；再将添加有字头和字尾的回波信号数据以dat文件的方式进行存储；最后通过load memory功能，将存储有字头和字尾的回波信号数据的dat文件导入DSP芯片的第一存储区中。

优选的，步骤S3中，对第一存储区中的回波信号数据进行校验，判断是否导入成功，具体方式为：

对第一存储区中的回波信号数据的字头和字尾进行判断，以及对第一存储区中的回波信号数据的数据长度进行判断；

若第一存储区中的回波信号数据的字头和字尾对应的与步骤S2中所添加的字头和字尾一致，且第一存储区中的数据长度与用于存储回波信号数据的dat文件中的数据个数一致，则表示检验成功，即导入成功；

若第一存储区中的回波信号数据的字头与步骤S2中所添加的字头不一致，或者第一存储区中的回波信号数据的字尾与步骤S2中所添加的字尾不一致，或者第一存储区中的数据长度与用于存储回波信号数据的dat文件中的数据个数不一致，则表示检验不成功，即导入不成功。

优选的，步骤S5中，若第二存储区和第三存储区中的数据内容存在a%以上为相同，则认为两个存储区中的数据内容一致；否则，认为两个存储区中的数据内容不一致；其中，a%≥95%。

本发明的优点在于：

（1）本发明公开了一种雷达信号处理和仿真的验证方法，一方面使用仿真软件中的仿真算法对回波信号数据进行信号处理，得到仿真数据；另一方面使用雷达的信号处理算法对回波信号数据进行信号处理，得到处理数据；通过仿真数据和处理数据的对比，验证处理数据的正确性，从而实现对雷达的信号处理算法进行测试，本发明减少外场测试的次数，节省了大量人力、物力、财力，缩短了新雷达的研发测试周期，提高了工作效率。在此过程中，本发明对DSP芯片中的DDR内存进行分区，从而分区存储回波信号数据、仿真数据、处理数据，以便于进行数据对比。本发明方法简单，容易操作，为开发者节省了大量的验证时间。

（2）本发明中，利用程序(对比算法)对DSP芯片中的仿真数据和处理数据进行自动比较，相比于，先将仿真数据和处理数据以文件形式导出，再利用人力对导出的文件进行手动比较的方法，本发明节省大量的人力，为开发者节约了大量的验证时间，提高了工作效率。

（3）本发明中，通过EDMA技术将DSP芯片的DDR内存中的回波信号数据搬运到DSP芯片的L3缓存中，程序(信号处理算法)在L3缓存上运行的速度要远大于在DDR内存上运行的速度，提高了程序(信号处理算法)的运行速度，能够满足对计算速度要求很高的项目。

（4）本发明中，首先对导入DDR芯片中的回波信号数据进行校验，避免数据导入错误，保证雷达的信号处理算法能够对正确的回波信号数据进行处理，提高了测试准确率和工作效率。

（5）通常情况下，雷达进行信号处理是FPGA通过AD采样得到回波信号数据并做二维FFT滤波，然后把数据通过SRIO接口或其他高速接口导入DSP芯片中。然而，本发明通过load memory功能(加载内存)直接将数据导入DSP芯片中的DDR内存中，使得回波信号数据的收集更加简单快捷，为开发者节约了大量的时间，提高了工作效率，这种方式操作简单，不仅可以将数据直接导入DSP芯片中某个特定区域，而且还能看出导入的数据长度，存储区中导入的数据长度应当与dat文件中的数据个数一致，后续通过导入的数据长度也可以判断数据是否导入错误，提高了数据校验的准确性。

（6）本发明中，在回波信号数据的开头和结尾加上特定的字头和字尾，后续以字头和字尾作为依据，判断数据是否导入错误，加快了数据校验的速度，提高了数据校验的准确性，提高了工作效率。

（7）本发明中，用户能够根据不同的需求选择不同的信号处理算法对L3缓存中的回波信号数据进行处理，根据雷达的不同模式可以对回波信号进行不同处理，比如要检测一个运动目标，首先将回波信号进行脉冲压缩，然后进行相参积累，接着进行二维CFAR检测或者先进行一维CFAR检测再进行二维CFAR检测，从而可以确定运动目标的距离和速度，最后采用雷达测角方法如二维相控阵等方法就可以确定运动目标的方位。

(8)本发明适用于各种雷达，如常用的脉冲雷达、连续波调频雷达等，且用户可以根据不同的项目需求选择不同的信号处理算法对回波信号数据进行处理，能够详细清楚的了解雷达的性能和指标，进一步说明了本发明验证方法的实用性和稳定性。

附图说明

图1为本发明的一种雷达信号处理和仿真的验证方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中，相关技术术语的解释含义如下：

DSP为数字信号处理技术；DSP芯片是指能够实现数字信号处理技术的芯片，即数字信号处理芯片、数字信号处理器。

DDR为内存(主存)。

L3为缓存；新一代处理器中，高速缓存分为三个级别，即L1、L2、L3，按大小和速度递减的顺序排列，L3缓存是最大也是最慢的缓存级别。

load memory功能是将数据导入DSP芯片的一种功能，load memory是指加载内存。

EDMA技术是数字信号处理器(DSP芯片)中的能够用于快速交换数据的重要技术，具有独立于CPU的后台批量传输数据的能力，能够满足实时处理中数据高速传输的需求。

由图1所示，一种雷达信号处理和仿真的验证方法，包括以下步骤：

S1，获取雷达的回波信号数据，使用仿真软件中的仿真算法对回波信号数据进行处理，得到仿真数据。

本实施例中，可以采用仿真软件模拟产生回波信号数据，也可以通过雷达进行外场采集得到回波信号数据。所述回波信号数据包括：静目标回波信号、动目标回波信号、杂波信号、噪声信号等数据。

本实施例中，使用仿真软件中的不同仿真算法如脉冲压缩、相参积累、非相参积累、CFAR检测等算法对回波信号数据进行处理。

S2，对DSP芯片中的DDR内存进行分区，得到三个存储区，分为第一存储区、第二存储区、第三存储区。将回波信号数据导入第一存储区中，将仿真数据导入第二存储区中。

本实施例中，先在回波信号数据的开头和结尾对应的添加16位的字头和16位的字尾，再将添加有字头和字尾的回波信号数据以dat文件的方式进行存储，以及将得到的仿真数据以dat文件的方式进行存储。然后通过load memory功能将用于存储数据的dat文件直接导入DSP芯片的存储区中，且导入存储区中的数据长度应当与dat文件中的数据个数一致；其中，通过load memory功能将存储有字头和字尾的回波信号数据的dat文件导入至DSP芯片中的起始地址为0x80000000的第一存储区，通过load memory功能将存储仿真数据的dat文件导入至DSP芯片中的起始地址为0xA0000000的第二存储区。

本实施例中，通过load memory功能(加载内存)直接将数据导入DSP芯片中的DDR内存中，使得回波信号数据的收集更加简单快捷，为开发者节约了大量的时间，提高了工作效率，这种方式操作简单，不仅可以将数据导入DSP芯片中某个特定区域，而且还能看出导入的数据长度，后续通过导入的数据长度也可以判断数据是否导入错误。

S3，对第一存储区中的回波信号数据进行校验，若检验成功，即表示导入成功，则将第一存储区中的回波信号数据搬运到DSP芯片中的L3缓存中，然后进入步骤S4；若检验不成功，即表示导入不成功，则重新将回波信号数据导入第一存储区中，然后再进行校验，直至检验成功，将第一存储区中的回波信号数据搬运到DSP芯片中的L3缓存中，然后进入步骤S4。

本实施例中，对第一存储区中的回波信号数据进行校验，判断是否导入成功，具体方式为：

对第一存储区中的回波信号数据的字头和字尾进行判断，以及对第一存储区中的回波信号数据的数据长度进行判断；

若第一存储区中的回波信号数据的字头和字尾对应的与步骤S2中所添加的字头和字尾一致，且第一存储区中的数据长度与用于存储回波信号数据的dat文件中的数据个数一致，则表示检验成功，即导入成功，然后通过EDMA技术将DSP芯片的DDR内存中的回波信号数据搬运到DSP芯片的L3缓存中。

若第一存储区中的回波信号数据的字头与步骤S2中所添加的字头不一致，或者第一存储区中的回波信号数据的字尾与步骤S2中所添加的字尾不一致，或者第一存储区中的数据长度与用于存储回波信号数据的dat文件中的数据个数不一致，则表示检验不成功，即导入不成功。

本实施例中，对导入DDR芯片中的回波信号数据进行校验，能够避免数据导入错误，保证雷达的信号处理算法能够对正确的回波信号数据进行处理，提高了测试准确率和工作效率。并且，在回波信号数据的开头和结尾加上特定的字头和字尾用于数据检验，加快了数据校验的速度，提高了工作效率。

所述L3缓存为三级缓存，其与DDR内存类似，均可作为CPU与主内存之间的高速数据缓冲区，但是程序(信号处理算法)在L3缓存上运行的速度要远大于在DDR内存上运行的速度，提高了程序(信号处理算法)的运行速度，能够满足对计算速度要求很高的项目。

S4，利用雷达的信号处理算法，对L3缓存中的回波信号数据进行处理，得到处理数据，并将处理数据导入第三存储区中。

本实施例中，用户可以根据不同的需求选择不同的信号处理算法对L3缓存中的回波信号数据进行处理，根据雷达的不同模式，采用不同的算法组合，可以对回波信号进行不同的处理，比如要检测一个运动目标，首先将回波信号进行脉冲压缩，然后进行相参积累，接着进行二维CFAR检测或者先进行一维CFAR检测再进行二维CFAR检测，从而可以确定运动目标的距离和速度，最后采用雷达测角方法如二维相控阵等方法就可以确定运动目标的方位。

S5，利用对比算法，对DSP芯片中的第二存储区和第三存储区中的数据进行对比，若两个存储区中的数据内容一致，则表示处理数据验证成功，即雷达的信号处理算法测试成功；否则，表示处理数据验证不成功，即雷达的信号处理算法测试不成功。

本实施例中，采用对比算法，比较第二存储区和第三存储区中数据的整数部分，若两个存储区中数据的整数部分之间有95%都是相同的，则认为两个存储区中的数据内容一致，表示处理数据验证成功；否则认为两个存储区中的数据内容不一致，表示处理数据验证不成功。

本实施例中，利用程序(对比算法)对DSP芯片中的仿真数据和处理数据进行自动比较，相比于，先将仿真数据和处理数据以文件形式导出，再利用人力对导出的文件进行手动比较的方法，本发明节省大量的人力，缩短了新雷达的研发测试周期，为开发者节约了大量的验证时间，提高了工作效率。

本发明适用于各种雷达，如常用的脉冲雷达、连续波调频雷达等，且用户可以根据不同的项目需求选择不同的信号处理算法对回波信号数据进行处理，能够详细清楚的了解雷达的性能和指标，进一步说明了本发明验证方法的实用性和稳定性。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种雷达信号处理和仿真的验证方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，获取雷达的回波信号数据，使用仿真软件中的仿真算法对回波信号数据进行信号处理，得到仿真数据；

S2，对DSP芯片中的DDR内存进行分区，得到三个存储区，分为第一存储区、第二存储区、第三存储区；将回波信号数据导入第一存储区中，将仿真数据导入第二存储区中；

S3，对第一存储区中的回波信号数据进行校验，若检验成功，即表示导入成功，则进入步骤S4；若检验不成功，即表示导入不成功，则重新将回波信号数据导入第一存储区中，然后再进行校验，直至检验成功，进入步骤S4；

S4，利用雷达的信号处理算法，对回波信号数据进行信号处理，得到处理数据，并将处理数据导入第三存储区中；

S5，利用对比算法，对DSP芯片的第二存储区中的仿真数据和第三存储区中的处理数据进行对比，若两个存储区中的数据内容一致，则表示处理数据验证成功，即雷达的信号处理算法测试成功；否则，表示处理数据验证不成功，即雷达的信号处理算法测试不成功。

2.根据权利要求1所述的一种雷达信号处理和仿真的验证方法，其特征在于，步骤S3中，第一存储区中的回波信号数据检验成功后，先将第一存储区中的回波信号数据搬运到DSP芯片中的L3缓存中，再进入步骤S4；

步骤S4中，利用雷达的信号处理算法，对L3缓存中的回波信号数据进行信号处理，得到处理数据。

3.根据权利要求1所述的一种雷达信号处理和仿真的验证方法，其特征在于，步骤S1中，采用仿真软件模拟产生雷达的回波信号数据，或者通过雷达进行外场采集得到雷达的回波信号数据。

4.根据权利要求1所述的一种雷达信号处理和仿真的验证方法，其特征在于，步骤S2中，将回波信号数据导入第一存储区中，将仿真数据导入第二存储区中，具体方式为：

先分别将回波信号数据和仿真数据以dat文件的方式进行存储；然后通过load memory功能，将用于存储回波信号数据的dat文件导入DSP芯片的第一存储区中，将用于存储仿真数据的dat文件导入DSP芯片的第二存储区中。

5.根据权利要求4所述的一种雷达信号处理和仿真的验证方法，其特征在于，步骤S2中，先在回波信号数据的开头和结尾分别添加字符，即对应的添加字头和字尾；再将添加有字头和字尾的回波信号数据以dat文件的方式进行存储；最后通过load memory功能，将存储有字头和字尾的回波信号数据的dat文件导入DSP芯片的第一存储区中。

6.根据权利要求5所述的一种雷达信号处理和仿真的验证方法，其特征在于，步骤S3中，对第一存储区中的回波信号数据进行校验，判断是否导入成功，具体方式为：

对第一存储区中的回波信号数据的字头和字尾进行判断，以及对第一存储区中的回波信号数据的数据长度进行判断；

若第一存储区中的回波信号数据的字头和字尾对应的与步骤S2中所添加的字头和字尾一致，且第一存储区中的数据长度与用于存储回波信号数据的dat文件中的数据个数一致，则表示检验成功，即导入成功；

若第一存储区中的回波信号数据的字头与步骤S2中所添加的字头不一致，或者第一存储区中的回波信号数据的字尾与步骤S2中所添加的字尾不一致，或者第一存储区中的数据长度与用于存储回波信号数据的dat文件中的数据个数不一致，则表示检验不成功，即导入不成功。

7.根据权利要求1所述的一种雷达信号处理和仿真的验证方法，其特征在于，步骤S5中，若第二存储区和第三存储区中的数据内容存在a%以上为相同，则认为两个存储区中的数据内容一致；否则，认为两个存储区中的数据内容不一致；其中，a%≥95%。

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