CN205120960U - 一种基于dsp和fpga的双波束点迹数据处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于一次雷达领域，特别涉及一种基于DSP和FPGA的双波束点迹数据处理装置。本实用新型包括信号处理模块和控制时序模块，所述信号处理模块分别通过第一板间链路口和第二板间链路口接收高、低波束回波信号的数据信息，所述信号处理模块与控制时序模块之间双向通信连接，所述信号处理模块与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接，所述控制时序模块分别与存储器模块、外部端口模块之间双向通信连接，所述存储器模块与外部端口模块之间双向通信连接。本实用新型的第一DSP芯片、第二DSP芯片的内部软件的可移植性好，而且具有结构紧凑、稳定性高、成本低廉的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于一次雷达领域，特别涉及一种基于DSP和FPGA的双波束点迹数据处理装置。
背景技术
点迹数据处理是现代雷达信号处理和数据处理相融合的产物，现行雷达一部分没有专用的点迹数据处理功能，另一部分直接将信号处理经过脉压、滤波后的回波数据参数送给终端显示，目标分裂严重、而且精度不高，同时其中包含大量气象杂波、地物杂波、噪声等引起的虚假目标，影响目标的观察；即使有专用的点迹处理系统，较多运行于嵌入式计算机或PC平台，设备成本较高、开发代价大、通用性要求差。
实用新型内容
本实用新型为了克服上述现有技术的不足，提供了一种基于DSP和FPGA的双波束点迹数据处理装置，本装置具有专用的点迹数据处理功能，而且结构紧凑、通用性好、成本低廉。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术措施：
一种基于DSP和FPGA的双波束点迹数据处理装置，包括信号处理模块和控制时序模块(20)，所述信号处理模块分别通过第一板间链路口、第二板间链路口接收高、低波束回波信号的数据信息，所述信号处理模块与控制时序模块(20)之间双向通信连接，所述信号处理模块与存储器模块之间双向通信连接，所述控制时序模块(20)分别与存储器模块、外部端口模块之间双向通信连接，所述存储器模块与外部端口模块之间双向通信连接。
优选的，所述信号处理模块包括如下组成部分：
第一DSP芯片(11)，与所述第一板间链路口之间双向通信连接，所述第一DSP芯片(11)与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第一DSP芯片(11)分别与第二DSP芯片(12)、第三DSP芯片(13)、第四DSP芯片(14)之间双向通信连接；
第二DSP芯片(12)，与第二板间链路口之间双向通信连接，所述第二DSP芯片(12)与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第二DSP芯片(12)分别与第三DSP芯片(13)、第四DSP芯片(14)之间双向通信连接；
第三DSP芯片(13)，与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第三DSP芯片(13)分别与第四DSP芯片(14)、控制时序模块(20)之间双向通信连接；
第四DSP芯片(14)，与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第四DSP芯片(14)与控制时序模块(20)之间双向通信连接。
优选的，所述存储器模块包括如下组成部分：
第一双口RAM(31)，分别与第一DSP芯片(11)、第二DSP芯片(12)、第三DSP芯片(13)、第四DSP芯片(14)之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第一双口RAM(31)还分别与外部端口模块、控制时序模块(20)之间双向通信连接；
第二双口RAM(32)，分别与第一DSP芯片(11)、第二DSP芯片(12)、第三DSP芯片(13)、第四DSP芯片(14)之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第二双口RAM(32)还分别与外部端口模块、控制时序模块(20)之间双向通信连接；
FLASH存储器(33)，分别与第一DSP芯片(11)、第二DSP芯片(12)、第三DSP芯片(13)、第四DSP芯片(14)之间通过一根数据总线双向通信连接；
SDRAM存储器(34)，分别与第一DSP芯片(11)、第二DSP芯片(12)、第三DSP芯片(13)、第四DSP芯片(14)之间通过一根数据总线双向通信连接。
进一步的，所述外部端口模块包括第一外部端口(35)和第二外部端口(36)，所述第一外部端口(35)的两个信号端口分别与第一双口RAM(31)、第二双口RAM(32)之间双向通信连接，第一外部端口(35)的两个信号端口均与控制时序模块(20)之间双向通信连接；所述第二外部端口(36)的两个信号端口均与控制时序模块(20)之间双向通信连接。
进一步的，所述第一DSP芯片(11)、第二DSP芯片(12)、第三DSP芯片(13)、第四DSP芯片(14)型号均为美国AnalogDevices公司生产的TS1系列芯片。
进一步的，所述控制时序模块(20)为FPGA。
本实用新型的有益效果在于：
1)、本实用新型包括信号处理模块和控制时序模块，所述信号处理模块分别通过第一板间链路口和第二板间链路口接收高、低波束回波信号的数据信息，所述信号处理模块与控制时序模块之间双向通信连接，所述信号处理模块与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接，所述控制时序模块分别与存储器模块、外部端口模块之间双向通信连接，所述存储器模块与外部端口模块之间双向通信连接，因此本装置具有结构紧凑、稳定性高、成本低廉的特点。
值得特别指出的是：本实用新型只保护由上述物理部件以及连接各个物理部件之间的线路所构成的装置或者物理平台，而不涉及其中的软件部分。
2)、所述第一DSP芯片、第二DSP芯片、第三DSP芯片、第四DSP芯片均为美国AnalogDevices公司生产的TS1系列芯片，此系列芯片具有处理数据速度快、高性能、并行处理的特点，而且成本低廉、性能稳定，有效的提高了点迹处理的效率。
3)、所述控制时序模块为FPGA，可以根据系统的时序要求，产生适合于TS1系列芯片运行的时序电路，而且运行速度快，性能稳定可靠。
附图说明
图1为本实用新型的原理图；
图2为本实用新型的点迹凝聚软件流程框图；
图3为本实用新型的点迹融合软件流程框图；
图4为普通雷达的波束扫描所得的点数据信息图；
图5为点迹凝聚处理后探测目标的准确位置图。
图中的附图标记含义如下：
11—第一DSP芯片12—第二DSP芯片13—第三DSP芯片
14—第四DSP芯片20—控制时序模块31—第一双口RAM
32—第二双口RAM33—FLASH存储器34—SDRAM存储器
35—第一外部端口36—第二外部端口
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型包括发射波形产生模块、双通道数字接收机模块以及双通道信号处理器模块，所述发射波形产生模块的信号输出端连接双通道数字接收机模块的信号输入端，所述双通道数字接收机模块的信号输出端连接双通道信号处理器模块的信号输入端。
所述双通道数字接收机模块包括两个独立的接收通道，分别为第一接收通道和第二接收通道，所述第一接收通道和第二接收通道的信号输入端均连接发射波形产生模块的信号输出端，信号输出端均连接双通道信号处理器模块的信号输入端。
如图1所示，所述双通道信号处理器模块包括时钟产生单元10、信号处理单元20、信号频率分集合成单元30、存储器单元以及外设接口，第一FPGA芯片21、第二FPGA芯片22组成信号处理单元20，第一SRAM31、第二SRAM32、第三SRAM33、第四SRAM34、SDRAM存储器35、FLASH存储器36组成存储器单元；
所述第一FPGA芯片21，所述第一FPGA芯片21用于接收第一接收波形信号，所述第一FPGA芯片21的信号输入端分别连接时钟产生单元10、信号频率分集合成单元30的信号输出端，所述第一FPGA芯片21与存储器单元之间双向通信连接，所述第一FPGA芯片21还与信号频率分集合成单元30之间通过地址数据总线双向通信连接，其信号输出端连接外设接口的信号输入端；
如图1所示，本实用新型包括信号处理模块和控制时序模块20，所述信号处理模块分别通过第一板间链路口和第二板间链路口接收高、低波束回波信号的数据信息，所述信号处理模块与控制时序模块20之间双向通信连接，所述信号处理模块与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接，所述控制时序模块20分别与存储器模块、外部端口模块之间双向通信连接，所述存储器模块与外部端口模块之间双向通信连接。
如图1所示，所述信号处理模块包括第一DSP芯片11、第二DSP芯片12、第三DSP芯片13、第四DSP芯片14；所述第一DSP芯片11分别与第二DSP芯片12、第三DSP芯片13、第四DSP芯片14、第一板间链路口之间双向通信连接，还与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第二DSP芯片12分别与第三DSP芯片13、第四DSP芯片14、第二板间链路口之间双向通信连接，还与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第三DSP芯片13分别与第四DSP芯片14、控制时序模块20之间双向通信连接，还与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接，第四DSP芯片14与控制时序模块20之间双向通信连接，还与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接。
如图1所示，所述存储器模块包括第一双口RAM31、第二双口RAM32、FLASH存储器33、SDRAM存储器34；所述第一双口RAM31、第二双口RAM32均分别与第一DSP芯片11、第二DSP芯片12、第三DSP芯片13、第四DSP芯片14之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第一双口RAM31、第二双口RAM32还均分别与外部端口模块、控制时序模块20之间双向通信连接；所述FLASH存储器33、SDRAM存储器34分别与第一DSP芯片11、第二DSP芯片12、第三DSP芯片13、第四DSP芯片14之间通过一根数据总线双向通信连接。
如图1所示，所述外部端口模块用于将最终形成的点迹数据发送至终端显示，所述终端为计算机，所述外部端口模块包括第一外部端口35和第二外部端口36，所述第一外部端口35的两个信号端口分别与第一双口RAM31、第二双口RAM32之间双向通信连接，第一外部端口35的两个信号端口均与控制时序模块20之间双向通信连接；所述第二外部端口36的两个信号端口均与控制时序模块20之间双向通信连接。
所述第一DSP芯片11、第二DSP芯片12、第三DSP芯片13、第四DSP芯片14均为美国AnalogDevices公司生产的TS1系列芯片，此系列芯片具有处理数据速度快、高性能、并行处理的特点，而且成本低廉、性能稳定，有效的提高了点迹处理的效率；所述控制时序模块20为FPGA，可以根据系统的时序要求，产生适合于TS1系列芯片运行的时序电路，而且运行速度快，性能稳定可靠。
本实用新型在使用时，可以与现有技术中的软件配合实现点迹数据处理。下面结合现有技术中的软件对本实用新型的处理方法进行描述，但是必须指出的是：与本实用新型相配合的软件、以及点迹数据方法不是本实用新型的创新部分，也不是本实用新型的组成部分。
如图4所示，普通雷达的波束扫描一般是机械扫描雷达，由于天线波束具有一定的宽度，天线波束扫过目标时将获得高波束回波信号的数据信息和低波束回波信号的数据信息，所以得到的回波信号的数据信息中的一个点数据在可检测方位上将会占据几十甚至上百个主脉冲。
如图2所示，所述第一DSP芯片11、第二DSP芯片12分别接收来自第一板间链路口的高波束回波信号的数据信息、第二板间链路口的低波束回波信号的数据信息，第一DSP芯片11、第二DSP芯片12分别将接收到的高波束回波信号的数据信息、低波束回波信号的数据信息进行点迹凝聚处理；所述第一DSP芯片11、第二DSP芯片12的内部程序首先初始化第一DSP芯片11、第二DSP芯片12内部的寄存器以及缓存区，进入主程序后判断第一DSP芯片11、第二DSP芯片12的状态是否改变，若状态改变则继续初始化第一DSP芯片11、第二DSP芯片12内部的缓存区，若状态未改变判断所述第一DSP芯片11、第二DSP芯片12内部的进数缓存区是否进完数据，若进数缓存区没有进完数据，则返回主程序，直到所述进数缓存区进完数据为止，芯片内部程序分别对高波束回波信号的数据、低波束回波信号的数据进行频道筛选，剔除气象杂波、地物杂波、噪声形成的虚假点迹，筛选出真实的点迹，再分别对高波束回波信号的数据、低波束回波信号的数据进行距离凝聚，消除回波信号在距离上的延伸，对回波信号进行解速度模糊，可以准确估算出回波信号的速度，再分别对高波束回波信号的数据、低波束回波信号的数据进行方位凝聚，消除回波信号在方位上的延伸，最后将形成的高波束一次点迹数据和低波束一次点迹数据发送至第四DSP芯片进行点迹融合处理。
如图5所示，所述高波束回波信号的数据信息、低波束回波信号的数据信息分别在第一DSP芯片11、第二DSP芯片12中进行点迹凝聚处理后，探测目标在距离和方位上只有一个准确的位置坐标。
如图3所示，所述第四DSP芯片14接收分别来自第一DSP芯片11、第二DSP芯片12的高波束一次点迹数据、低波束一次点迹数据，并将高波束一次点迹数据、低波束一次点迹数据进行点迹融合处理；所述第四DSP芯片14的内部程序首先初始化第四DSP芯片14内部的寄存器以及缓存区，进入主程序后判断高波束一次点迹数据、低波束一次点迹数据是否进入第四DSP芯片14，进入第四DSP芯片14后分别对高波束一次点迹数据、低波束一次点迹数据进行数据相关性处理，然后进行点迹融合处理，形成单一点迹数据，将单一点迹数据发送至第三DSP芯片13，所述第三DSP芯片13对所述单一点迹数据进行点迹跟踪，存储前3帧单一点迹数据，根据前3帧的单一点迹数据预测出当前单一点迹数据的点迹参数，即当前模拟单一点迹数据，然后将当前模拟单一点迹数据发送给第四DSP芯片14，所述第四DSP芯片14对单一点迹数据与当前模拟单一点迹数据再次进行点迹融合处理，最终形成的点迹数据由外部端口模块发送至终端显示，然后判断最终形成的点迹数据置信度是否最高，若最终形成的点迹数据最为真实，则将最终形成的点迹数据发送至第三DSP芯片13进行存储，否则清空第三DSP芯片13的点迹存储缓存区。
Claims (6)
1.一种基于DSP和FPGA的双波束点迹数据处理装置，其特征在于：包括信号处理模块和控制时序模块(20)，所述信号处理模块分别通过第一板间链路口、第二板间链路口接收高、低波束回波信号的数据信息，所述信号处理模块与控制时序模块(20)之间双向通信连接，所述信号处理模块与存储器模块之间双向通信连接，所述控制时序模块(20)分别与存储器模块、外部端口模块之间双向通信连接，所述存储器模块与外部端口模块之间双向通信连接。
2.如权利要求1所述的一种基于DSP和FPGA的双波束点迹数据处理装置，其特征在于所述信号处理模块包括如下组成部分：
第一DSP芯片(11)，与所述第一板间链路口之间双向通信连接，所述第一DSP芯片(11)与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第一DSP芯片(11)分别与第二DSP芯片(12)、第三DSP芯片(13)、第四DSP芯片(14)之间双向通信连接；
第二DSP芯片(12)，与第二板间链路口之间双向通信连接，所述第二DSP芯片(12)与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第二DSP芯片(12)分别与第三DSP芯片(13)、第四DSP芯片(14)之间双向通信连接；
第三DSP芯片(13)，与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第三DSP芯片(13)分别与第四DSP芯片(14)、控制时序模块(20)之间双向通信连接；
第四DSP芯片(14)，与存储器模块之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第四DSP芯片(14)与控制时序模块(20)之间双向通信连接。
3.如权利要求2所述的一种基于DSP和FPGA的双波束点迹数据处理装置，其特征在于所述存储器模块包括如下组成部分：
第一双口RAM(31)，分别与第一DSP芯片(11)、第二DSP芯片(12)、第三DSP芯片(13)、第四DSP芯片(14)之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第一双口RAM(31)还分别与外部端口模块、控制时序模块(20)之间双向通信连接；
第二双口RAM(32)，分别与第一DSP芯片(11)、第二DSP芯片(12)、第三DSP芯片(13)、第四DSP芯片(14)之间通过一根数据总线双向通信连接，所述第二双口RAM(32)还分别与外部端口模块、控制时序模块(20)之间双向通信连接；
FLASH存储器(33)，分别与第一DSP芯片(11)、第二DSP芯片(12)、第三DSP芯片(13)、第四DSP芯片(14)之间通过一根数据总线双向通信连接；
SDRAM存储器(34)，分别与第一DSP芯片(11)、第二DSP芯片(12)、第三DSP芯片(13)、第四DSP芯片(14)之间通过一根数据总线双向通信连接。
4.如权利要求3所述的一种基于DSP和FPGA的双波束点迹数据处理装置，其特征在于：所述外部端口模块包括第一外部端口(35)和第二外部端口(36)，所述第一外部端口(35)的两个信号端口分别与第一双口RAM(31)、第二双口RAM(32)之间双向通信连接，第一外部端口(35)的两个信号端口均与控制时序模块(20)之间双向通信连接；所述第二外部端口(36)的两个信号端口均与控制时序模块(20)之间双向通信连接。
5.如权利要求3所述的一种基于DSP和FPGA的双波束点迹数据处理装置，其特征在于：所述第一DSP芯片(11)、第二DSP芯片(12)、第三DSP芯片(13)、第四DSP芯片(14)型号均为美国AnalogDevices公司生产的TS1系列芯片。
6.如权利要求1～4任一项所述的一种基于DSP和FPGA的双波束点迹数据处理装置，其特征在于：所述控制时序模块(20)为FPGA。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520844872.6U CN205120960U (zh) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | 一种基于dsp和fpga的双波束点迹数据处理装置 |
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| CN201520844872.6U CN205120960U (zh) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | 一种基于dsp和fpga的双波束点迹数据处理装置 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105353361A (zh) * | 2015-10-27 | 2016-02-24 | 安徽四创电子股份有限公司 | 一种基于dsp和fpga的双波束点迹数据处理装置及其处理方法 |
| CN109270530A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-25 | 安徽四创电子股份有限公司 | 一种空管一次雷达的点迹处理的测试方法及系统 |
| CN109375175A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-02-22 | 航天恒星科技有限公司 | 一种支持多波形的雷达信号发射与接收系统及方法 |
| TWI666462B (zh) * | 2017-10-06 | 2019-07-21 | 國家中山科學研究院 | 操作模式控制方法和雷達系統 |
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2015
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