一种雷达多目标模拟器的主控DSP的软件设计和实现

、图像处理、医学电子、高速控制等领域。

本文对一种基于ADSP-2106x SHARC的雷达多目标视频回波信号模拟器的方案作了简要介绍，该模拟器结合某型雷达的调试、性能评估等要求，采用PC上位机加基于DSP的目标模拟板等系统组合的方法实现。目标模拟板根据通过串口传来的由PC界面设置的目标信息和雷达参数等数据进行实时运算和调度，依次实时地产生相应的多目标雷达视频信号。其中主控DSP是整个系统的核心，其软件设计的思想和实现是本文介绍的重点。

2 多目标模拟器的系统构成

图1所示为雷达多目标模拟器的结构框图。

该系统主要由上位机和目标模拟器处理板两部分组成，PC机负责产生雷达参数、目标信息和航迹数据，可根据不同工作状态和不同运动形式进行仿真运算，将运算得到的目标航迹和状态数据以文件的形式存储起来，供实际模拟时调用。该雷达模拟器系统能模拟径向运动、切向运动、曲线运动目标，不同运动方式可通过PC界面设置进行选择，系统自动调用相应的信息数据。PC机与目标模拟板进行串口通信，天线每次扫描经过正北时目标模拟板向PC机发送数据传送请求一次，PC机接到数据传送请求后，通过RS-232接口或RS-485接口向模拟板发送下一次天线扫描周期的目标批数和信号波形码以及各批目标的方位、距离、信噪比、多普勒频率等参数。

目标模拟板主要由串并转换、噪声产生、数据运算调度、时序控制和地址产生、DA转换及其外围电路等五个部分组成：串并转换模块接收串口来的数据转换成并行数据写入乒乓双口RAM，并向噪声产生模块发送三位噪声模式码；噪声杂波数据生成模块由专用芯片（FPGA）实现，其接受上位机传来的噪声码从而可生成均匀分布、高斯分布、指数分布、瑞利分布四种随机数之一；时序控制和地址产生模块由EPLD来实现，其接收来自雷达信号处理机的正北脉冲和PRT同步信号，自行产生12位天线方位增量码、各模块所需的控制信号和输出地址；ADSP2106x是模拟板的核心，其读取乒乓双口RAM中的目标航迹和状态信息、FPGA中的噪声、来自EPLD的方位码，并通过运算、处理和调度实时完成雷达波形的产生、多普勒信息的调制、噪声杂波的叠加，并根据目标的距离延时依次将I、Q两路回波和噪声数据分别写入两个乒乓双口RAM，DSP通过其外部总线地址空间的合理分配实现与RAM、FPGA和其它外设的无缝连接（DSP外总线地址空间分配如图2所示）； 最后在正确的时序控制下经高速DA转换、滤波、放大后形成I、Q两路正交视频模拟输出。

3 模拟器主控系统软件设计思想

3.1 雷达信号波形的形成

采用数字方法直接产生脉冲压缩中频信号的基本原理和实现方法主要有两种：一种是基于相位累加器的频率合成技术，是将输出信号的频率以频率控制字的形式在每一个时钟周期与相位累加器累加一次，得到相应的相位值，用相位累加器输出的相位值对只读存储器寻址，得到相应的数字化幅度，经数模转换器后得到调频模拟信号；另一种是基于存储器直读法的波形合成技术，是把理想的信号波形进行采样、量化而后在ROM中存储起来，系统工作时，按一定的时序要求读出ROM中的数据，经D/A转换为调频模拟信号［４］。按模拟要求，本系统应能提供四种雷达信号波形：线性调频信号两种（频率递增和递减）；非线性调频信号两种（频率递增和递减）。考虑到ADSP-2106x具有大容量内存的优势，及前一种方法不易产生非线性调频波形等因素，拟采用后一种方法。具体实现是：有效利用DSP芯片内部存储器资源，形成正、余弦ROM，预存调频波的幅度量化值，在系统时钟控制下，对只读存储器进行寻址来实现。

3.2 多普勒频率的计算及回波信号幅度的确定

该模拟器可对目标附加多普勒频率信息，多普勒频率的范围为0到1500Hz之间。因此，可以同样利用DSP内部存储器资源，预存1.5kHz的余弦表，通过由上位机传过来的多普勒频率值对余弦表进行寻址，得到多普勒信息的幅度量化值(COS(θ)和SIN(θ))；然后将多普勒信息的幅度量化值与同样存储在DSP内部存储器中的线性、非线性调频波量化值(COS(θ)和SIN(α))进行乘加运算，得到COS(α＋θ)和SIN(α＋θ)(其中?琢是调频相位，θ是多普勒相位)，由此完成附加多普勒信息的数字回波的产生。模拟器产生的回波信号应能在天线波束角内受天线方向图的调制，具体实现是：模拟天线的圆周扫描，接收由雷达信号处理机提供的周期为定值的正北脉冲，并自行产生12位天线方位码（即方位码每增加1