偽碼調相連續波雷達接收單元數字化研究

摘 要：為了縮短某類(lèi)偽碼調相正弦調頻連續波雷達的探測時(shí)間，增加目標的自動(dòng)識別功能，同時(shí)減少其接收單元的體積，用數字信號處理芯片代替了原來(lái)的模擬接收部分，并用一路卷積的算法代替了原來(lái)的多路相關(guān)。后期通過(guò)試驗證明了此數字化接收系統的探測時(shí)間比原系統的接收時(shí)間縮短了50 ms，最高的目標識別率達到了75％，能滿(mǎn)足實(shí)際應用的需求。
關(guān)鍵詞：連續渡雷達；數字信號處理；自動(dòng)識別；探測時(shí)間

0 引 言
偽碼調相正弦調頻連續波雷達是利用偽隨機碼良好的自相關(guān)特性進(jìn)行測距，同時(shí)利用連續波雷達沒(méi)有盲速盲相的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)目標速度的測量。某一類(lèi)偽碼調相正弦調頻雷達用一個(gè)中頻信號去調制發(fā)射信號，對回波進(jìn)行適當處理得到有距離靈敏度控制特性的目標多普勒信號。在此類(lèi)雷達中接收單元的數字處理部分是在得到目標的多普勒信號以后，在高頻、中頻部分都是用模擬電路來(lái)實(shí)現的，為了提高接收單元的穩定性，減少接收單元的體積，縮短探測時(shí)間，同時(shí)實(shí)現目標的自動(dòng)識別功能，需要開(kāi)發(fā)出一種從視頻回波直接進(jìn)行數字化處理的接收單元來(lái)代替原接收單元，基于此目的，本文介紹一種數字化接收方案以及其硬件和軟件設計。

l 數字化接收的原理
1．1 傳統的信號處理過(guò)程
在此類(lèi)雷達傳統的信號處理過(guò)程中，視頻回波先經(jīng)過(guò)多路相關(guān)器的某個(gè)支路后得到對應距離單元的回波，然后經(jīng)過(guò)正弦濾波后經(jīng)同步檢波得到具有距離靈敏度控制特性并且包含所需目標信息的多普勒信號，最后用數字處理的方法來(lái)判斷此距離單元運動(dòng)目標的速度等信息。當要對另外一個(gè)距離單元進(jìn)行檢測時(shí)只需要改變輸入到相關(guān)器中偽碼的延遲就可以對這個(gè)距離單元進(jìn)行檢測，在實(shí)際處理的過(guò)程中多個(gè)相關(guān)支路中所加入的偽碼延遲時(shí)間是連續變化的，連續改變偽碼的延遲就可以完成對所有距離單元的檢測。在進(jìn)行數字化接收設計以前某個(gè)距離支路的信號處理過(guò)程如圖1所示，其他距離支路的處理過(guò)程與圖1中所描述的完全一樣。

1．2 數字化信號處理過(guò)程
設計的數字化信號處理流程如圖2所示。

信號處理過(guò)程如下：由DSP芯片產(chǎn)生的9 MHz時(shí)鐘對視頻回波進(jìn)行采樣，采集到的數字信號在DSP內乘上調相偽碼和等效的參考信號采樣點(diǎn)后進(jìn)行卷積。用一次卷積代替多路相關(guān)，卷積輸出經(jīng)過(guò)抽樣后得到各個(gè)距離單元的回波信號，然后對每個(gè)距離單元的回波進(jìn)行MTI(動(dòng)目標顯示)檢測，對有動(dòng)目標的距離單元進(jìn)行目標識別，然后進(jìn)行輸出提示。

2 硬件實(shí)施方案
2．1 主要芯片的選擇
2．1．1 DSP芯片的選擇
本系統在采集到信號以后所有的算法都是在DSP芯片內部完成的，因此運算量大，要達到實(shí)時(shí)處理，對DSP芯片的運算速度提出了較高的要求，且處理的數據量大，要求片內有較大存儲空間。ADI公司的BLACKFIN系列中BF533的主頻可以運行在600 MHz，內部存儲數據的SRAM有68 KB，片外可以擴展到128 MB的SDRAM作為外部存儲器，此外BF533還有以下三個(gè)優(yōu)勢可以提高運算速度：
(1)BF533內部有兩個(gè)零開(kāi)銷(xiāo)的硬件循環(huán)機制，在一次程序執行完成以后可以省去執行條件是否成立的判斷過(guò)程，直接執行若干次循環(huán)以后就執行下邊的指令。
(2)BF533內部有兩個(gè)乘法累加器，兩個(gè)同時(shí)使用相當于在進(jìn)行乘法運算時(shí)使主頻達到了1 200 MHz，提高了指令執行速度。
(3)在BF533內部的L1存儲區和內核運算單元之間的指令總線(xiàn)寬度是64 b，因此可以并發(fā)的同時(shí)執行一條32 b的指令和兩條16 b的指令，提高了指令的執行速度。
綜合考慮以上因素確定用ADI公司生產(chǎn)的BLACKFIN系列的BF533作為整個(gè)系統的DSP芯片。