在信息戰(zhàn)、電子戰(zhàn)的今天，對(duì)空遠(yuǎn)程警戒相當(dāng)重要，但只靠就近的單部雷達(dá)來發(fā)現(xiàn)目標(biāo)提供空情信息遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這就需要把各基地的警戒雷達(dá)組成一個(gè)網(wǎng)，使得資源互補(bǔ)、信息共享，形成預(yù)警網(wǎng)的一個(gè)子網(wǎng)——遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)網(wǎng)系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)的目標(biāo)檢測是能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并上報(bào)，同時(shí)也是目標(biāo)跟蹤和識(shí)別的前提。一個(gè)實(shí)時(shí)性、高穩(wěn)定性的目標(biāo)檢測器相當(dāng)關(guān)鍵。
　　近年來，隨著數(shù)字信號(hào)處理芯片性能的不斷提高，其價(jià)格逐漸降低，技術(shù)迅速普及，數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用領(lǐng)域飛速發(fā)展，信號(hào)處理進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。通用高速數(shù)字信號(hào)處理器芯片的處理能力，為進(jìn)一步增強(qiáng)實(shí)時(shí)雷達(dá)目標(biāo)檢測系統(tǒng)的性能提供了可能，也為雷達(dá)目標(biāo)檢測數(shù)字化處理及軟件實(shí)現(xiàn)提供了很好的途徑，使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)更加靈活和方便。本文基于TMS320VC5402芯片，開發(fā)了雷達(dá)目標(biāo)檢測器，作為預(yù)警網(wǎng)的一個(gè)組成部分，針對(duì)此預(yù)警網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了雷達(dá)目標(biāo)檢測器軟硬件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　系統(tǒng)總體方案如圖1所示。此雷達(dá)目標(biāo)檢測器硬件平臺(tái)由3部分組成：雷達(dá)目標(biāo)信息采集模塊、DSP數(shù)據(jù)處理模塊和異步串行通信模塊。雷達(dá)目標(biāo)信息采集模塊包括雷達(dá)零距離脈沖預(yù)處理、雷達(dá)回波模擬信號(hào)采集和方位碼獲取電路。零距離脈沖預(yù)處理后觸發(fā)DSP中斷，進(jìn)行回波數(shù)據(jù)采集和方位碼的讀取。雷達(dá)回波模擬信號(hào)先進(jìn)行前端處理，使之符合模數(shù)轉(zhuǎn)換器信號(hào)輸入的幅度要求，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后由DSP讀入，暫存于RAM中，進(jìn)行信號(hào)處理，最后通過異步串行口將處理結(jié)果傳給各種接收設(shè)備，如上報(bào)通信設(shè)備或PC機(jī)，最后匯聚于中心服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。

2硬件電路的設(shè)計(jì)
　　根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用要求，檢測器的核心芯片選用美國TI公司的TMS320VC5402 (以下簡稱C540 2 )。C5402是16位定點(diǎn)DSP芯片，可運(yùn)行在100 MHz的主頻上，最大處理能力達(dá)100 MIPS，滿足對(duì)微秒量級(jí)雷達(dá)信號(hào)的檢測要求，有豐富的硬件資源和針對(duì)信號(hào)處理的指令系統(tǒng)，加快了處理速度；他還有靈活的程序控制、工作方式選擇、流水線運(yùn)行及多樣的尋址方式，又支持C語言編程，便于后期的軟件調(diào)試。
2.1A/D轉(zhuǎn)換電路
　　模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器選用Analog公司的AD7495芯片，他是一種12位高速低功耗A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換率達(dá)1 MSPS［1］。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和獲取由CS和串行時(shí)鐘SCLK控制。模擬信號(hào)輸入范圍為0～2.5 V。串行數(shù)據(jù)輸出口SDATA傳輸速率可達(dá)20 Mb/s。
　　AD7495和C5402的連接如圖2所示。CS和SCLK由C5402的McBSP端口FBX和CLKX分別提供幀和位時(shí)鐘信號(hào)，C5402的McBSP端口DR接收SDATA輸出的串行數(shù)據(jù)。AD7495的VDRIVE接3.3 V時(shí)，使芯片輸出電平與DSP的電平兼容。
2.2異步串行接口電路
　　由于C5402只具有同步串行接口，而本檢測器與通信設(shè)備的接口是RS 232異步串行口，所以設(shè)備間通信時(shí)需要C5402做同步到異步的接口轉(zhuǎn)換。將C5402的XF和BIO用軟件模擬成異步串口，DSP與RS 232串行接口之間只需作電平轉(zhuǎn)換，硬件構(gòu)成十分簡單。應(yīng)用中證明這種接口轉(zhuǎn)換方式方便、可靠且大大減少了硬件成本開銷。
2.3方位碼獲取電路
　　目標(biāo)方位由讀取雷達(dá)機(jī)提供的方位碼數(shù)據(jù)得到。此方位碼是13位串行數(shù)據(jù)形式，包括節(jié)拍和方位碼數(shù)據(jù)。該電路由2片串并轉(zhuǎn)換器74HC595級(jí)聯(lián)組成。C5402從I/O空間讀取這13位數(shù)據(jù)。

3軟件設(shè)計(jì)
　　雷達(dá)目標(biāo)檢測器的DSP軟件主要包括3個(gè)部分：DSP數(shù)據(jù)采集模塊、自動(dòng)檢測模塊和串行接口發(fā)送接收模塊。
3.1數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)
　　本設(shè)計(jì)使用AD7495進(jìn)行數(shù)據(jù)的數(shù)字轉(zhuǎn)換和采集，C5402通過McBSP接收數(shù)據(jù)，必須對(duì)C5402的McBSP相關(guān)寄存器進(jìn)行正確的設(shè)置，以滿足C5402對(duì)AD7895的各種時(shí)序要求(幀同步、位時(shí)鐘信號(hào)等)［2］。初始化程序時(shí)設(shè)置McBSP的工作狀態(tài)：設(shè)置時(shí)鐘為自由運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置移位時(shí)鐘信號(hào)和幀同步信號(hào)，每幀一字，每字16 b，無延時(shí)接收。McBSP使用DMA通道控制（稱為ABU模式），避免了串行口頻繁中斷，使其在接收一塊指定的數(shù)據(jù)后，觸發(fā)一次中斷，更適用于高速工作情況。同樣配置與DMA通道有關(guān)的寄存器來設(shè)置DMA控制的源地址、目的地址、緩沖區(qū)大小、觸發(fā)事件、接收方式和通道選擇等。本檢測器采用ABU模式減少DSP的工作量，簡化軟件設(shè)計(jì)，有效利用DSP的硬件資源，提高了信號(hào)采集的執(zhí)行效率。
3.2自動(dòng)檢測程序設(shè)計(jì)
　　多回波非相參積累關(guān)鍵是確定檢測門限。假定背景雜波是高斯分布的，目標(biāo)模型是Sw erlingII型。CFAR檢測器隨干擾目標(biāo)增加，而性能下降［3］，因此降低干擾目標(biāo)和強(qiáng)雜波的影響是提高CFAR自動(dòng)檢測的關(guān)鍵。我們提出一種平均單元類CFAR檢測方法（DCMGOCFAR）：先刪除左右各N個(gè)參考單元中幅度最大的各一個(gè)，再對(duì)左右兩部分參考單元剩下的各做統(tǒng)計(jì)平均，選大的作為輸出Z，再和門限因子K相乘形成檢測門限V，K一般選擇4～4.8，待檢測單元D與此門限比較，若D>V,則判D為目標(biāo)H1，否則為H0。此檢測算法對(duì)上述雷達(dá)的目標(biāo)回波的仿真結(jié)果如圖3（a）,（b）所示。實(shí)驗(yàn)表明此算法能夠去除大片地物雜波，進(jìn)行多目標(biāo)檢測。

　　針對(duì)現(xiàn)役某型兩坐標(biāo)雷達(dá)：重復(fù)脈沖周期為10 ms，脈寬13 μs，天線波瓣寬度15°，天線轉(zhuǎn)速4 r/min。本設(shè)計(jì)采用塊間滑窗式視頻積累。收到的回波分割成許多距離單元，每一距離單元長度稍小于一個(gè)脈沖寬度，對(duì)這些單元里脈沖進(jìn)行幅值平均。每隔L個(gè)重復(fù)脈 沖周期進(jìn)行一次恒虛警率處理（CFAR），其余雷達(dá)休止期除做距離單元內(nèi)脈沖平均和視頻積累外，還發(fā)送檢測到的目標(biāo)數(shù)據(jù)（目標(biāo)方位和距離信息）。這樣解決了慢速的外部通信設(shè)備和高速的處理器間的速度匹配問題。
3.3異步串行發(fā)送接收設(shè)計(jì)
　　本檢測器用XF與BIO模擬異步串口發(fā)送接收數(shù)據(jù)。串口協(xié)議為1 b開始位，1 b終止位，8 b數(shù)據(jù)，無奇偶校驗(yàn)位。波特率f可自定義設(shè)置。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，占用DSP一個(gè)定時(shí)器資源，設(shè)置中斷時(shí)間為1/f。接收數(shù)據(jù)時(shí)，占用一個(gè)定時(shí)器和一個(gè)中斷資源，開始位下降沿到來觸發(fā)中斷，設(shè)置定時(shí)器的中斷時(shí)間略大于1/f，偏差為1/Δf，且10/Δf<1/f。這種方法比傳統(tǒng)采樣詢查的方法編程簡單，且降低了誤碼率。

4聯(lián)調(diào)試驗(yàn)
　　雷達(dá)目標(biāo)檢測器工作流程如圖4所示。整個(gè)調(diào)試過程通過仿真器在CCS集成開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行，最終生成的可執(zhí)行代碼固化在EPROM中，通過bootloader方式加載。圖5（a）是在雷達(dá)P型顯示器上手錄的目標(biāo)，圖5（b）是雷達(dá)目標(biāo)檢測器的目標(biāo)檢測結(jié)果上傳到中心服務(wù)器屏幕上的顯示。

　　試驗(yàn)表明本檢測器達(dá)到預(yù)警網(wǎng)的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了可靠通信。本設(shè)計(jì)已在不同的警戒雷達(dá)測試過，只需修改距離單元和各門限值，就可完成檢測任務(wù)。說明本設(shè)計(jì)具有良好的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。

5結(jié)語
　　本文以TMS320C5402為核心處理器開發(fā)的雷達(dá)目標(biāo)檢測器具有硬件成本低、軟件實(shí)現(xiàn)可靈活修改等特點(diǎn)。本目標(biāo)檢測器結(jié)構(gòu)緊湊，滿足實(shí)時(shí)性的要求，已成功應(yīng)用于預(yù)警網(wǎng)系統(tǒng)中。

參考文獻(xiàn)

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