基于DSP的數據處理模塊的設計

　　在TWS雷達系統中,對跟蹤目標的數據進(jìn)行處理常常要進(jìn)行卡爾曼濾波。卡爾曼濾波是一種最優(yōu)估計的遞推濾波算法,具有實(shí)時(shí)性好和精度高的特點(diǎn)。但是由于其算法中多為矩陣運算,所以較其它算法如最小二乘法、α-β算法等的運算量要大。為了減小運算量以滿(mǎn)足系統反應時(shí)間的要求,應用中往往采用簡(jiǎn)化的卡爾曼濾波算法,但這樣又會(huì )帶來(lái)濾波精度的降低。在設計卡爾曼濾波數據處理模塊時(shí),為了解決該矛盾,采用了高速浮點(diǎn)型DSP TMS320C31。TMS320C31是美國TI公司的第三代DSP產(chǎn)品,其內部采用程序和數據分開(kāi)的哈佛結構、流水線(xiàn)操作以及并發(fā)I/O和CPU操作。芯片內含有專(zhuān)用硬件乘法器和桶形移位寄存器,具有32位的浮點(diǎn)精度,特別適合類(lèi)似卡爾曼濾波這樣運算量大、實(shí)時(shí)性和計算精度要求高的場(chǎng)合。

　　1 卡爾曼濾波算法

　　卡爾曼濾波器的狀態(tài)方程和量測方程如下:

　　ρ(K),分別為距離和徑向速度的估值

　　 θ(K)、分別為方位角和方位角速度的估值

　　 U1(K)表示T時(shí)間內徑向速度的變化量

　　 U2(K)表示T時(shí)間內方位角速度的變化量

　　 V1(K)為距離量測噪聲

　　V2(K)為方位角量測噪聲

　　 Z1(K)和Z2(K)分別為距離和角度的測量值