[發明專利]一種基于DSP的高速恒定虛警率檢測器及其檢測方法有效
| 申請號： | 201010169258.6 | 申請日： | 2010-05-05 |
| 公開（公告）號： | CN101833084A | 公開（公告）日： | 2010-09-15 |
| 發明（設計）人： | 王俊;姚旺;張玉璽;蔣海;張磊 | 申請（專利權）人： | 北京航空航天大學 |
| 主分類號： | G01S7/292 | 分類號： | G01S7/292 |
| 代理公司： | 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232 | 代理人： | 王順榮;唐愛華 |
| 地址： | 100191 北京市海*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 dsp 高速 恒定 虛警率 檢測器 及其 檢測 方法 | ||
1.一種基于DSP的高速恒定虛警率檢測器，其特征在于，它是由滑窗模塊、檢測門限計算模塊與信號檢測模塊組成，它們之間的位置連接關系、信號走向是：被檢測信號首先進入滑窗模塊，經由滑窗模塊篩選出檢測單元、保護單元與參考單元，然后經由檢測門限計算模塊計算出所需的檢測門限，最后由信號檢測模塊判定檢測單元中是否存在目標；
所述滑窗模塊是由數字信號處理器內部的取址單元和移位寄存器構成；它的功能是確定連續的待檢測信號中的檢測單元、保護單元與參考單元，取出它們的值用于后續的計算檢測門限與信號檢測，同時滑窗模塊也具有滑動功能，因此可以保證信號的連續檢測；
所述檢測門限計算模塊是由數字信號處理器內部的加法器與乘法器構成；它的功能是利用滑窗模塊提取出的參考單元的數據，利用下式實時的計算信號的檢測門限；
其中，T是所需的檢測門限，xi是參考單元，N為參考單元的數量，為系統所要求保證的恒定虛警律；
所述信號檢測模塊是由一個比較器與數據記錄單元構成；它的功能是檢測樣本中是否存在目標；其中比較器用于判定檢測樣本中是否存在目標，若檢測單元超過了檢測門限，則系統判定樣本中目標存在，反之，判定目標不存在；數據記錄單元則用于當判定檢測樣本中存在目標的情況下，記錄目標所在的位置。
2.一種基于DSP的高速恒定虛警率檢測器的檢測方法，其特征在于，該方法具體步驟如下：
步驟一：確定恒定的虛警概率與參考單元的數量，根據公式計算能保證恒定的虛警概率的檢測門限，再根據計算結果判斷目標存在與否；該檢測器采用滑窗式即CA(cell?average)-CFAR檢測方式，可以通過檢測單元周圍的參考單元實時的計算檢測門限；待檢測單元位于參考窗的中心，保護單元與參考單元分別分布于檢測單元兩側，在檢測過程中，系統剔除檢測單元的保護單元，通過參考單元實時的估計檢測門限；檢測門限的計算方法如下式所示
其中，為要求的恒虛警概率，N為選定的參考單元數，α為乘積系數；確定了恒定的虛警概率與參考單元的數量，就可以根據上式計算出能保證恒定的虛警概率的檢測門限；若檢測單元超過了檢測門限，則視為目標存在于檢測單元中，反之，則目標不存在；
步驟二：計算下一個測試單元的檢測門限；其實現方法是：觀察本次檢測門限與下次檢測門限的計算過程中的數據變化，利用滑動參考窗的方法，在將所有的參考單元重新求和的基礎上，加上滑入的參考單元并且減去滑出的參考單元，該做法是不論參考單元的數目是多少，計算檢測門限的時間都是固定的，而且大大低于將所有參考單元重新求和的時間；
步驟三：利用TS201完成SIMD即單指令多數據流處理模式；本檢測器TS201中存在利用一條指令控制兩套計算單元的控制機制，因此使用該種指令完成SIMD處理模式；即利用一套指令使兩套計算單元執行一樣的功能；使用兩套計算單元分別完成同樣的數據檢測功能，其區別在于檢測數據的地址不同，即完成了兩路數據的檢測，使本檢測器具有同時檢測雙路數據的功能；
步驟四：利用TS201的分支預測機制，預測和判斷目標存在與否；本檢測器的TS201中提供了強大的分支預測機制，一旦預測命中，將很大的提高系統的執行效率，但系統不命中的情況下也將帶來10-20個時鐘周期的消耗；在使用分支預測機制時必須制定某種即將發生的事件，由于在檢測序列中目標數量要遠遠小于噪聲的數量，將即將發生的事件預測為目標不存在，這樣所預測的事件發生的次數要遠遠大于預測失敗的情況，這就很大的提高系統的執行效率；
步驟五：在尋址連續的4個樣本數據時采用DAB即數據排隊緩沖操作；DAB操作可以在兩個時鐘周期之內使系統來尋址未對齊的連續的四個樣本數據，DAB操作的具體實現方式為：當按照四字對齊訪問存儲器時，可以看到DAB不對數據排隊，X-DAB內容不變；而當對未排隊的數據進行訪問時，四字加載word1～word4，首先需要進行一次讀操作來初始化DAB，清除前面的數據，并載入連續的第一個正確數據；DAB自動決定來自地址指針的最近的四字邊界，并從存儲器中讀入正確的四字載入；這就是說，對未排隊數據，DAB訪問需執行兩個相同的操作：先在最近的四字邊界加載，再加載正確的值；
步驟六：為提高檢測器的處理效率，在檢測過程中要盡可能的提高指令的并行度；其具體做法是：完成一個樣本檢測需要21種操作；在TS201中，每個時鐘周期系統可以并行的執行4條指令，在不影響各個指令的前后關聯下，檢測器盡量提高指令的并行度，在20個時鐘周期內完成雙路各一個樣本的檢測；為了進一步提高檢測器的檢測效率，它還建立了一條軟件流水線，其流水線深度為20個時鐘周期，由此將完成雙路各一個樣本檢測所需的時間縮減為10個時鐘周期，提高了檢測器的并行度。
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