[發(fā)明專利]基于多CPU處理的外輻射源雷達(dá)實(shí)時(shí)信號(hào)處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710050117.4
• 申請(qǐng)日: 2017-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106802409B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭光勇;王華兵;王滿喜;李志鵬;高磊;李永成;劉國(guó)柱;楊曉帆;王璐璐;王海軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子信息系統(tǒng)復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41;G01S7/36
• 代理公司: 洛陽(yáng)市凱旋專利事務(wù)所 41112
• 代理人: 陸君

本發(fā)明涉及雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)的一種基于多CPU處理的外輻射源雷達(dá)實(shí)時(shí)信號(hào)處理方法，就是利用多CPU電腦或服務(wù)器，以及通用編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)外輻射源雷達(dá)實(shí)時(shí)信號(hào)處理，增加外輻射源雷達(dá)信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)的靈活性。將外輻射源雷達(dá)的整個(gè)信號(hào)處理過(guò)程拆分為雜波抑制、相關(guān)處理、目標(biāo)檢測(cè)等多個(gè)處理步驟，并將每個(gè)步驟放在不同的CPU資源上運(yùn)行，并使每個(gè)步驟的處理時(shí)間小于一組數(shù)據(jù)的積累時(shí)間，即不出現(xiàn)信號(hào)丟失現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理的連續(xù)性和實(shí)時(shí)性，本發(fā)明能夠完成雜波對(duì)消處理，提高外輻射源雷達(dá)信號(hào)處理的靈活性，實(shí)現(xiàn)外輻射源雷達(dá)信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性。并且還能夠減少外輻射源雷達(dá)信號(hào)處理的開(kāi)發(fā)周期，降低了外輻射源雷達(dá)信號(hào)處理對(duì)開(kāi)發(fā)技術(shù)人員要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于多CPU處理的外輻射源雷達(dá)實(shí)時(shí)信號(hào)處理方法。

背景技術(shù)

目前，外輻射源雷達(dá)是一種利用第三方設(shè)備發(fā)射的電磁信號(hào)(如電視信號(hào)、廣播信號(hào))探測(cè)飛機(jī)目標(biāo)的雙/多基地雷達(dá)系統(tǒng)。該體制雷達(dá)本身并不發(fā)射能量，而是被動(dòng)地接收目標(biāo)反射的第三方設(shè)備的電磁信號(hào)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤和定位[1][2]。

外輻射源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)通常采用無(wú)源相關(guān)定位技術(shù)，在接收系統(tǒng)中至少要設(shè)置2個(gè)通道：監(jiān)視通道和參考通道，分別用來(lái)接收目標(biāo)回波信號(hào)和參考信號(hào)；然后通過(guò)監(jiān)測(cè)通道(雜波抑制后)與參考通道的互相關(guān)模糊函數(shù)(匹配濾波)計(jì)算獲取距離-多普勒譜，據(jù)此實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤，其工作原理和信號(hào)處理流程如圖1所示。

在外輻射源雷達(dá)信號(hào)處理中，需要經(jīng)歷雜波抑制、相關(guān)處理、目標(biāo)檢測(cè)等關(guān)鍵步驟。為了增加外輻射源雷達(dá)的探測(cè)距離，需要增加信號(hào)的積累時(shí)間，信號(hào)積累時(shí)間通常在幾百毫米，甚至1秒，因此數(shù)據(jù)運(yùn)算量巨大。如何高效、方便的實(shí)現(xiàn)外輻射源雷達(dá)的實(shí)時(shí)信號(hào)處理、獲得連續(xù)的結(jié)果輸出、不出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失情況，是進(jìn)行外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)研制需要解決的一個(gè)難題。目前，進(jìn)行外輻射源雷達(dá)信號(hào)實(shí)時(shí)處理的方法主要是采用FPGA芯片加DSP芯片的硬件板卡和利用CPU加GPU卡混合編程等兩種較為專業(yè)的方法。但是這些方法都需要經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)技術(shù)人員，實(shí)現(xiàn)過(guò)程復(fù)雜、調(diào)試難度大。

進(jìn)行外輻射源雷達(dá)信號(hào)處理，最簡(jiǎn)單的方法就是利用高性能計(jì)算器進(jìn)行信號(hào)處理，利用大多數(shù)人都掌握的通用編程語(yǔ)言(如C、C++等)實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理。其處理過(guò)程如圖2、圖3所示，首先采集卡采集一組參考信號(hào)和回波信號(hào)數(shù)據(jù)，然后輸入CPU進(jìn)行處理；在CPU處理的同時(shí)，采集卡繼續(xù)采集下一組數(shù)據(jù)。

為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)的處理過(guò)程，CPU對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的時(shí)間必須小于一組數(shù)據(jù)的時(shí)間長(zhǎng)度，這樣才不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失和延時(shí)的情況；如圖4所示，如果一組數(shù)據(jù)的積累時(shí)間為0.5s，當(dāng)CPU處理時(shí)間小于0.5s時(shí)，CPU才能及時(shí)的處理下一組數(shù)據(jù)。當(dāng)CPU處理能力不強(qiáng)時(shí)，CPU不能0.5s的時(shí)間里處理完處理，即可出現(xiàn)處理結(jié)果延時(shí)或者數(shù)據(jù)丟失情況，如圖5、圖6所示。

為了實(shí)現(xiàn)外輻射源雷達(dá)信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性，目前主要有兩種處理方式：

一是采用傳統(tǒng)FPGA芯片與DSP芯片的硬件板卡進(jìn)行信號(hào)處理，其主要優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，運(yùn)算快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，文獻(xiàn)[3]就給出了運(yùn)用TS201數(shù)字信號(hào)處理芯片實(shí)現(xiàn)外輻射源雷達(dá)探測(cè)。但是，進(jìn)行硬件板卡的開(kāi)發(fā)，需要精通硬件編程技術(shù)和硬件芯片的專業(yè)技術(shù)人員，這提高了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)門檻。而在實(shí)際的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，大多數(shù)情況是：精通硬件編程語(yǔ)言的專業(yè)技術(shù)人員不熟悉外輻射源雷達(dá)技術(shù)，而研究外輻射源雷達(dá)技術(shù)的研究人員又不精通硬件編程技術(shù)。這就加大了運(yùn)用DSP+FPGA的信號(hào)處理板卡實(shí)現(xiàn)外輻射源雷達(dá)信號(hào)處理的難度。在這種狀況下，通常是外輻射源雷達(dá)研究人員先寫好處理算法，然后由精通硬件編程技術(shù)的專業(yè)技術(shù)人員在硬件板卡上實(shí)現(xiàn)。這樣，加大了開(kāi)發(fā)和調(diào)試難度，增加了系統(tǒng)的研制周期和開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)。