基于DSP的雷达视频信号数字采集与检测

3.2 杂波均值估值表的建立

杂波均值估值表(杂波图)，是根据每个重复周期雷达视频信号的量化值所建立起来的每个距离单元的杂波信号的平均值表。建立的方法为邻近单元平均估值法。具体是，设某个距离单元ti上的视频信号为x(ti)，以ti单元为中心，前后共取n个参考距离单元，对这n个参考单元的视频信号数值求平均值

作为这个距离单元的杂波平均估值。也叫作这个距离单元的第一门限值roi值的大小由雷达探测区域的杂波环境所决定。n值愈小，由于参考单元太少，会引起杂波平均估值的起伏变化愈大，将引起虚警概率的增加；而n值愈大时，杂波的平均估值起伏愈小，即第一门限值愈平稳，可得到恒虚警效果，但会使得资源开销增大，增加实现的难度。对于气象和海浪杂波来说，它们通常是连接成片的区域，比较适合采用邻近单元平均估值法建立杂波均值表。这里n取16。由于以52.5 m为一个距离单元，相当于对检测点前后各420 m 的距离范围取杂波的平均估值。

3.3 第二级门限值K/N的计算

为保证符合奈曼一皮尔逊准则，N值的选择应取决于天线波束扫过目标的时间内目标的回波脉冲数，是由雷达的工作参数决定的。对于某船用雷达来说，其部分工作参数为：重复频率1 200 Hz，触发脉冲宽度O.7μs，天线转速20 r／min，天线波束宽度O.7°，作用距离40海里。N的取值为N=O.7×1 200／(20×6)=7。根据经验，K的取值为1．5√N。这里K=4，即K/N=4/7。

4 硬件电路设计

硬件电路工作原理如图3所示。根据雷达的主要技术参数，得知雷达的距离分辨力为150×0.7=105 m，在不降低原雷达性能的前提下，这里选择2.857 142 857 MHz的采样频率(相当于以52.5 m作为一个采样距离单元)。存储器以同样的速率采集数据(大约每52.5 m采集一个雷达视频信号的数值)。这样的话，40海里的最大测距量程，对应于雷达的每一次发射，电路应当采集1 412个距离单元的视频信号量化值(这里取1500个距离单元)，因此，双端口RAM容量选用2 KB即可。由于访问速度要快，选用了IDT7203。对于信号的量化位数，即A/D转换位数的选择，考虑到量化噪声的影响，所取的位数愈多影响愈小。为照顾DSP的处理能力以及A/D转换器件的转换速度，采用12位。


A/D转换器AD9223的设置：采用片内2.5 V作为参考电压；VINB接参考电压值，这样VINA的输入值最大可到5 V，最小为O V；运算放大器U3提供的视频信号应当符合这个要求。

雷达的触发脉冲作为系统工作的同步信号，从触发脉冲的下降沿开始，为A/D转换器提供2.857 142 857 MHz的采样同步脉冲信号，A/D转换器产生的12位精度的视频信号数值以同样的速率被打入到二片双端口RAM(IDT7203)中。当打入的数据达到1 504个时(由于A/D转换器的数据输出对视频输入信号有3个时钟周期的延迟，因此，这里采用采集1 504个距离单元的数据)，对DSP产生一个中断信号。这些信号是由大规模可编程逻辑器件(Lattice M4A5-128/64)根据雷达触发脉冲、晶体振荡器以及DSP的I/O操作所产生的地址信号和读写信号共同作用而产生的。它们的时序关系如图4所示。

DSP对中断信号响应后，执行数据接收的中断服务程序。该程序以极快的速度把双端口RAM中的数据提取到自己的内部存储器中，这时DSP再运行滤波和目标提取程序，最后将完全处理好的数据通过串行接口传送出去。

双端口RAM的读信号RAMRD在执行读OFF00H地址的指令时，由DSP产生的地址信号(OFF00H)、WR信号以及10STRB信号的共同作用而产生。

5 软件设计

软件的主要任务是处理已经被数字化了的视频信号。为了实现快速处理，程序采用汇编语言编写，保证在一个重复周期内将数据处理完毕。程序运行的区域安排在TMS320VC5402片内RAM的0000H～03FFH的1 KB内存中。数据输入区在0400H～09FFH，占1.5 KB内存。杂波均值估值表(杂波图)位于OA00H～OFFFH，占1.5 KB内存。输出数据区(处理结果)位于1000H～15FFH，占1.5 KB内存。从1600H开始至3FFFH的10.5 KB存储区，被平均分为7个数据区，作为7个重复周期的数据积累区。对于存储雷达视频信号量化数据的每一个存储区，其每一个地址单元的地址代表一个距离单元，其内存储的数据代表该距离单元处视频信号的幅度量化值。程序响应中断后，工作过程为：数据的采集→建立杂波均值估值表(杂波图)→第一门限判决→第二门限判决→数据输出。方位信号的采集以及处理以后数据的输出，此处不作讨论。

5.1数据的采集

由于TMS320VC5402运行的速度极快，单指令周期为10 ns，而双端口RAM的最快访问速度为12 ns。为了保证数据的可靠读取，把I/0操作设置为延迟2个执行周期。DSP对于外部中断0(INTO)响应后进人中断服务，把双端口RAM中的数据读到DSP的内置存储器以0408H起始的1500个单元中。程序初始化时，将0400H起始的8个单元设置为0。这完全是为了计算杂波均值估值表(杂波图)时的编程方便，其程序如下：

GETDATA：STM #0408H，AR6 ；初始地址

RPT#(1500—1) ；重复次数

PORTR OFF00H，*AR6+ ；读数
据
RETE&nbs p; ；中断返回