[發明專利]一種基于FPGA的快速實時動目標檢測系統

在審

• 申請號: 201410750901.2
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN105741313A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 張仁李;盛衛星;陳浩;馬曉峰;韓玉兵;薛鵬
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;G06T1/20
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛;孟睿

技術領域

本發明屬于雷達信號處理技術領域，具體涉及一種基于FPGA的快速實時動目標檢測系統。

背景技術

伴隨著雷達技術以及以FPGA和DSP為代表的數字信號處理芯片的快速發展,雷達信號處理技術也得到了飛速發展。這不僅體現在靈活、復雜的雷達信號形式與雷達信號處理算法，也體現在高性能數字信號處理器件的使用與多種信號處理架構的出現。現在典型的雷達信號處理器一般采用基于DSP信號處理平臺、基于FPGA信號處理平臺或者FPGA+DSP架構平臺，FPGA以其接口種類豐富、并行執行能力強、乘加運算功能強大和可編程的特點得到了廣泛應用。

動目標檢測技術是基于相對于雷達徑向運動目標產生多普勒頻移的理論，對多個脈沖重復周期相同距離單元回波進行多普勒域濾波，從而抑制雜波，提高對運動目標的檢測能力。動目標檢測技術的實現是一般采用多普勒濾波器組，每個多普勒濾波器的通帶覆蓋一定多普勒頻率區域，從各濾波器的輸出就可以判斷該多普勒頻率范圍內是否存在目標并測量動目標的速度。快速傅立葉變換(fastfouriertransformation,FFT)方法和有限長沖激響應(finiteimpulseresponse,FIR)濾波器方法是窄帶多普勒濾波器組最簡單的兩種實現方法，FIR方法相比較FFT方法，運算量會比較大，尤其是回波脈沖數比較多、運算點數比較多時，FFT方法在運算量方面的優勢會比較明顯。

目前在DSP中實現動目標檢測的常用方法是對收齊的一個相參處理間隔(coherentprocessinginterval,CPI)雷達回波數據中同一個距離門數據做快速傅立葉變換處理，做快速傅立葉變換運算一般調用的是自帶的FFT庫函數，這種方法必須要等一個相參處理間隔的回波數據接收完成后再做處理，從回波數據接收完成到動目標檢測處理結束的延時時間比較長。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于FPGA的快速實時動目標檢測系統，解決了雷達回波數據為浮點數情況下的快速實時動目標檢測難題，提高了動目標檢的速度。

為了解決上述技術問題，本發明提出一種基于FPGA的快速實時動目標檢測系統，包含多個相同的子模塊，多個子模塊同時并行處理；每一個子模塊包含2個只讀存儲器、4個浮點型乘法器、3個浮點型加法器、1個浮點型減法器和8個隨機存取存儲器。其中，第一隨機存取存儲器、第二隨機存取存儲器和第二浮點型加法器構成累加器結構；第三隨機存取存儲器、第四隨機存取存儲器和三浮點型加法器也構成累加器結構；

第一只讀存儲器用于存儲快速傅立葉變換所需旋轉因子的實部，第二只讀存儲器用于存儲快速傅立葉變換所需旋轉因子的虛部；

第一浮點型乘法器用于將旋轉因子的實部與輸入的雷達回波數據的實部相乘，然后將相乘的結果送入浮點型減法器；

第二浮點型乘法器用于將旋轉因子的虛部與輸入的雷達回波數據的虛部相乘，然后將相乘的結果送入浮點型減法器；

第三浮點型乘法器用于將旋轉因子的虛部與輸入的雷達回波數據的實部相乘，然后將相乘的結果送入第一浮點型加法器；

第四浮點型乘法器用于將旋轉因子的實部與輸入的雷達回波數據的虛部相乘，然后將相乘的結果送入第一浮點型加法器；

浮點型減法器用于將第一浮點型乘法器輸出結果與第二浮點型乘法器輸出結果相減，獲得輸入雷達回波數據與旋轉因子相乘結果的實部，然后將相減結果送至第二浮點型加法器；

第一浮點型加法器用于將第三浮點型乘法器輸出結果與第四浮點型乘法器輸出結果相加，獲得輸入雷達回波數據與旋轉因子相乘結果的虛部，然后將相加結果送至第三浮點型加法器；

第二浮點型加法器用于將浮點型減法器輸出結果與第一隨機存取存儲器或者第二隨機存取存儲器中的存儲數據相加；上掃頻時選擇與第一隨機存取存儲器中的存儲數據相加，然后再將相加結果送給第一隨機存取存儲器存儲；下掃頻時選擇與第二隨機存取存儲器中的存儲數據相加，然后再將相加結果送給第二隨機存取存儲器存儲；以此完成重復周期內傅立葉變換相乘處理結果的累加；

第三浮點型加法器用于將第一浮點型加法器輸出結果與第三隨機存取存儲器或者第四隨機存取存儲器中的存儲數據相加；上掃頻時選擇與第三隨機存取存儲器中的存儲數據相加，然后再將相加結果送給第三隨機存取存儲器存儲；下掃頻時選擇與第四隨機存取存儲器中的存儲數據相加，然后再將相加結果送給第四隨機存取存儲器存儲；以此完成重復周期內傅立葉變換相乘處理結果的累加。