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基于MPC8640D的副瓣对消设计与实现

作者:王艳丽 窦泽华 来源:电子技术与软件工程 论文栏目:计算机论文     更新时间:2019-05-15   浏览

本学术论文《基于MPC8640D的副瓣对消设计与实现》,转载自学术期刊《电子技术与软件工程》2014年12期 发表过的职称 论文,原文作者:王艳丽窦泽华,由中国学术论文网编辑整理录入,仅供您在MPC8640D,高速处理器,副瓣对消等方面参考学习。

王艳丽窦泽华

摘 要

本文基于高速处理器MPC8640D芯片,设计并实现了雷达副瓣对消功能。该工程应用具有设备成本低、软件集成度高、可重构性强等优点,已经开始用于雷达系统的小型化电子设备中。

【关键词】MPC8640D 高速处理器 副瓣对消

传统的副瓣对消功能基于FPFA平台实现,编程和调试比较缓慢,不够灵活,可扩展性及通用性不够好。本文基于MPC8640D平台的副瓣对消实现方法,采用通用化的设计思想、开放性的标准、可配置性的设计,满足现代雷达系统小型化、综合化、智能化的需求。

1 副瓣对消的基本原理

自适应数字副瓣对消技术实际是空间上的自适应滤波,使天线的方向性图在有干扰方向呈现阻态特性,从而使来自天线副瓣的干扰衰减到最小,以达到抗副瓣干扰的作用。本雷达设有4个副天线,其副瓣对消原理如图1所示。

为了达到将主天线通道内的干扰消去,首先要采用几个副天线来采集同一个干扰的样值,从而对各个副天线干扰信号加权不同的权系数W,使得最后在主通道中把干扰减去。先对各副天线干扰采样,求出副天线干扰的协方差矩阵M,这是一个n×n的方阵,n为副天线的个数,再对主天线干扰采样求出主副天线干扰的相关矢量R,R为1×n的列向量,设W为各副天线权系数矩阵W=[w1,w2,…wn],由最佳相消时干扰输出为零,得式(1)的矢量表达式:

R=M□N (1)

将式(1)两边同乘以M-1 (M-1为M的逆矩阵)得最佳权系数矢量:

W=M-1□R (2)

2 MPC8640D处理器

MPC8640D处理器是FreeScale公司G6代双核处理器,目前已在国外信号处理和数据处理中采用。MPC8640D具有工作主频1.0GHz、64Kbyte L1指令/数据Cache、1MByte L2 Cache、采用AlteVec矢量处理技术及最高32GFlops处理能力。其功能框图如图2所示。

3 基于MPC8640D的副瓣对消设计与实现

基于MPC8640D的软件设计采用C语言编程,调用Altivec矢量库函数来实现副瓣对消自适应权值计算及自适应对消处理,完全可满足系统实时性要求。本雷达采用4个副通道对4个主通道进行副瓣对消处理,数据通过率为32M浮点(复数点)。硬件系统框图及资源分配如图3所示。

预处理模块接收雷达中频AD采样的雷达回波数据,完成通道数据的拆分和重组、数据的定点转浮点运算和副瓣对消的权值计算。利用两片MPC8640D处理器的4个处理核,分4段完成一次雷达回波加权对消处理,4个核的副瓣对消模块代码完全复用。对于其他雷达,可以根据通道数以及数据长度来增减硬件模块实现。

软件设计采用模块化设计思想,为提高处理速度,程序架构采用并行处理架构。主程序流程图如图4。

如图4所示,程序中任务与核绑定,任务之间采用信号量通信机制,实现多任务并行处理,充分发挥双核的优势。

4 结束语

本文基于新一代高性能双核处理器MPC8640D对副瓣对消功能进行了设计与实现,采用模块化的软件设计,具有集成度高,可重构性强等优点,极大地节省了开发周期与设备成本。该方法在实际工程应用中通过率高达32M浮点(复数点),已经成功应用于多个雷达,并且正在雷达等系统的小型化电子设备中逐步推广。

参考文献

[1]王峰,傅有光,孟兵,杨建军.非因果空时二维副瓣干扰对消算法及性能研究[J].现代雷达,2007,29(4):43-45.

[2]Freescale Inc.MPC8640D Microprocessor Family User's Manual[M].Arizona: Freescale Inc,2010.

[3]Freescale Inc.MPC8641 Design Checklist[M].Arizona:Freeseale Inc,2011.

[4]孔祥营,柏桂枝.嵌入式实时操作系统VxWorks及其开发环境Tornado[M].北京:中国电力出版社,2001.

作者简介

王艳丽(1981-),女,现为南京电子技术研究所工程师。研究方向为雷达信号处理。

窦泽华(1983-),男,现为南京电子技术研究所工程师。研究方向为雷达信号处理。

作者单位

南京电子技术研究所 江苏省南京市 210039

摘 要

本文基于高速处理器MPC8640D芯片,设计并实现了雷达副瓣对消功能。该工程应用具有设备成本低、软件集成度高、可重构性强等优点,已经开始用于雷达系统的小型化电子设备中。

【关键词】MPC8640D 高速处理器 副瓣对消

传统的副瓣对消功能基于FPFA平台实现,编程和调试比较缓慢,不够灵活,可扩展性及通用性不够好。本文基于MPC8640D平台的副瓣对消实现方法,采用通用化的设计思想、开放性的标准、可配置性的设计,满足现代雷达系统小型化、综合化、智能化的需求。

1 副瓣对消的基本原理

自适应数字副瓣对消技术实际是空间上的自适应滤波,使天线的方向性图在有干扰方向呈现阻态特性,从而使来自天线副瓣的干扰衰减到最小,以达到抗副瓣干扰的作用。本雷达设有4个副天线,其副瓣对消原理如图1所示。

为了达到将主天线通道内的干扰消去,首先要采用几个副天线来采集同一个干扰的样值,从而对各个副天线干扰信号加权不同的权系数W,使得最后在主通道中把干扰减去。先对各副天线干扰采样,求出副天线干扰的协方差矩阵M,这是一个n×n的方阵,n为副天线的个数,再对主天线干扰采样求出主副天线干扰的相关矢量R,R为1×n的列向量,设W为各副天线权系数矩阵W=[w1,w2,…wn],由最佳相消时干扰输出为零,得式(1)的矢量表达式:

R=M□N (1)

将式(1)两边同乘以M-1 (M-1为M的逆矩阵)得最佳权系数矢量:

W=M-1□R (2)

2 MPC8640D处理器

MPC8640D处理器是FreeScale公司G6代双核处理器,目前已在国外信号处理和数据处理中采用。MPC8640D具有工作主频1.0GHz、64Kbyte L1指令/数据Cache、1MByte L2 Cache、采用AlteVec矢量处理技术及最高32GFlops处理能力。其功能框图如图2所示。

3 基于MPC8640D的副瓣对消设计与实现

基于MPC8640D的软件设计采用C语言编程,调用Altivec矢量库函数来实现副瓣对消自适应权值计算及自适应对消处理,完全可满足系统实时性要求。本雷达采用4个副通道对4个主通道进行副瓣对消处理,数据通过率为32M浮点(复数点)。硬件系统框图及资源分配如图3所示。

预处理模块接收雷达中频AD采样的雷达回波数据,完成通道数据的拆分和重组、数据的定点转浮点运算和副瓣对消的权值计算。利用两片MPC8640D处理器的4个处理核,分4段完成一次雷达回波加权对消处理,4个核的副瓣对消模块代码完全复用。对于其他雷达,可以根据通道数以及数据长度来增减硬件模块实现。

软件设计采用模块化设计思想,为提高处理速度,程序架构采用并行处理架构。主程序流程图如图4。

如图4所示,程序中任务与核绑定,任务之间采用信号量通信机制,实现多任务并行处理,充分发挥双核的优势。

4 结束语

本文基于新一代高性能双核处理器MPC8640D对副瓣对消功能进行了设计与实现,采用模块化的软件设计,具有集成度高,可重构性强等优点,极大地节省了开发周期与设备成本。该方法在实际工程应用中通过率高达32M浮点(复数点),已经成功应用于多个雷达,并且正在雷达等系统的小型化电子设备中逐步推广。

参考文献

[1]王峰,傅有光,孟兵,杨建军.非因果空时二维副瓣干扰对消算法及性能研究[J].现代雷达,2007,29(4):43-45.

[2]Freescale Inc.MPC8640D Microprocessor Family User's Manual[M].Arizona: Freescale Inc,2010.

[3]Freescale Inc.MPC8641 Design Checklist[M].Arizona:Freeseale Inc,2011.

[4]孔祥营,柏桂枝.嵌入式实时操作系统VxWorks及其开发环境Tornado[M].北京:中国电力出版社,2001.

作者简介

王艳丽(1981-),女,现为南京电子技术研究所工程师。研究方向为雷达信号处理。

窦泽华(1983-),男,现为南京电子技术研究所工程师。研究方向为雷达信号处理。

作者单位

南京电子技术研究所 江苏省南京市 210039

摘 要

本文基于高速处理器MPC8640D芯片,设计并实现了雷达副瓣对消功能。该工程应用具有设备成本低、软件集成度高、可重构性强等优点,已经开始用于雷达系统的小型化电子设备中。

【关键词】MPC8640D 高速处理器 副瓣对消

传统的副瓣对消功能基于FPFA平台实现,编程和调试比较缓慢,不够灵活,可扩展性及通用性不够好。本文基于MPC8640D平台的副瓣对消实现方法,采用通用化的设计思想、开放性的标准、可配置性的设计,满足现代雷达系统小型化、综合化、智能化的需求。

1 副瓣对消的基本原理

自适应数字副瓣对消技术实际是空间上的自适应滤波,使天线的方向性图在有干扰方向呈现阻态特性,从而使来自天线副瓣的干扰衰减到最小,以达到抗副瓣干扰的作用。本雷达设有4个副天线,其副瓣对消原理如图1所示。

为了达到将主天线通道内的干扰消去,首先要采用几个副天线来采集同一个干扰的样值,从而对各个副天线干扰信号加权不同的权系数W,使得最后在主通道中把干扰减去。先对各副天线干扰采样,求出副天线干扰的协方差矩阵M,这是一个n×n的方阵,n为副天线的个数,再对主天线干扰采样求出主副天线干扰的相关矢量R,R为1×n的列向量,设W为各副天线权系数矩阵W=[w1,w2,…wn],由最佳相消时干扰输出为零,得式(1)的矢量表达式:

R=M□N (1)

将式(1)两边同乘以M-1 (M-1为M的逆矩阵)得最佳权系数矢量:

W=M-1□R (2)

2 MPC8640D处理器

MPC8640D处理器是FreeScale公司G6代双核处理器,目前已在国外信号处理和数据处理中采用。MPC8640D具有工作主频1.0GHz、64Kbyte L1指令/数据Cache、1MByte L2 Cache、采用AlteVec矢量处理技术及最高32GFlops处理能力。其功能框图如图2所示。

3 基于MPC8640D的副瓣对消设计与实现

基于MPC8640D的软件设计采用C语言编程,调用Altivec矢量库函数来实现副瓣对消自适应权值计算及自适应对消处理,完全可满足系统实时性要求。本雷达采用4个副通道对4个主通道进行副瓣对消处理,数据通过率为32M浮点(复数点)。硬件系统框图及资源分配如图3所示。

预处理模块接收雷达中频AD采样的雷达回波数据,完成通道数据的拆分和重组、数据的定点转浮点运算和副瓣对消的权值计算。利用两片MPC8640D处理器的4个处理核,分4段完成一次雷达回波加权对消处理,4个核的副瓣对消模块代码完全复用。对于其他雷达,可以根据通道数以及数据长度来增减硬件模块实现。

软件设计采用模块化设计思想,为提高处理速度,程序架构采用并行处理架构。主程序流程图如图4。

如图4所示,程序中任务与核绑定,任务之间采用信号量通信机制,实现多任务并行处理,充分发挥双核的优势。

4 结束语

本文基于新一代高性能双核处理器MPC8640D对副瓣对消功能进行了设计与实现,采用模块化的软件设计,具有集成度高,可重构性强等优点,极大地节省了开发周期与设备成本。该方法在实际工程应用中通过率高达32M浮点(复数点),已经成功应用于多个雷达,并且正在雷达等系统的小型化电子设备中逐步推广。

参考文献

[1]王峰,傅有光,孟兵,杨建军.非因果空时二维副瓣干扰对消算法及性能研究[J].现代雷达,2007,29(4):43-45.

[2]Freescale Inc.MPC8640D Microprocessor Family User's Manual[M].Arizona: Freescale Inc,2010.

[3]Freescale Inc.MPC8641 Design Checklist[M].Arizona:Freeseale Inc,2011.

[4]孔祥营,柏桂枝.嵌入式实时操作系统VxWorks及其开发环境Tornado[M].北京:中国电力出版社,2001.

作者简介

王艳丽(1981-),女,现为南京电子技术研究所工程师。研究方向为雷达信号处理。

窦泽华(1983-),男,现为南京电子技术研究所工程师。研究方向为雷达信号处理。

作者单位

南京电子技术研究所 江苏省南京市 210039轩辕书社

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