偽碼調相連續波雷達接收單元數字化研究

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

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特性進行測距，同時利用連續波雷達沒有盲速盲相的優點進行動目標速度的測量。某一類偽碼調相正弦調頻雷達用一個中頻信號去調制發射信號，對回波進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實現的，為了提高接收單元的穩定性，減少接收單元的體積，縮短探測時間，同時實現目標的自動識別功能，需要開發出一種從視頻回波直接進行數字化處理的接收單元來代替原接收單元，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 傳統的信號處理過程
在此類雷達傳統的信號處理過程中，視頻回波先經過多路相關器的某個支路后得到對應距離單元的回波，然后經過正弦濾波后經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判斷此距離單元運動目標的速度等信息。當要對另外一個距離單元進行檢測時只需要改變輸入到相關器中偽碼的延遲就可以對這個距離單元進行檢測，在實際處理的過程中多個相關支路中所加入的偽碼延遲時間是連續變化的，連續改變偽碼的延遲就可以完成對所有距離單元的檢測。在進行數字化接收設計以前某個距離支路的信號處理過程如圖1所示，其他距離支路的處理過程與圖1中所描述的完全一樣。

1．2 數字化信號處理過程
設計的數字化信號處理流程如圖2所示。

信號處理過程如下：由DSP芯片產生的9 MHz時鐘對視頻回波進行采樣，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后進行卷積。用一次卷積代替多路相關，卷積輸出經過抽樣后得到各個距離單元的回波信號，然后對每個距離單元的回波進行MTI(動目標顯示)檢測，對有動目標的距離單元進行目標識別，然后進行輸出提示。

2 硬件實施方案
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，要達到實時處理，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還有以下三個優勢可以提高運算速度：
(1)BF533內部有兩個零開銷的硬件循環機制，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程，直接執行若干次循環以后就執行下邊的指令。
(2)BF533內部有兩個乘法累加器，兩個同時使用相當于在進行乘法運算時使主頻達到了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寬度是64 b，因此可以并發的同時執行一條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公司生產的BLACKFIN系列的BF533作為整個系統的DSP芯片。