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基于多核DSP的弹载毫米波双模制导雷达关键技术研究

杨康  
【摘要】:随着军事技术的发展,未来的空战面临日益恶劣的战场环境。这就要求以目标探测和制导为主要任务的弹载雷达系统不断进行革新。雷达对目标的信息获取越来越多,不仅局限于传统的“点目标”定位,更多是对目标的一维距离像、角度以及速度等信息获取。借助这些信息实现对目标的高分辨率成像,为后续的目标识别、跟踪和精确制导提供丰富的信息。毫米波高分辨率雷达以其天线口径小、波束窄、带宽大、分辨力高以及优异的隐身性能而在空地导弹中应用广泛。本文主要基于高性能多核DSP数字信号处理平台对毫米波双模制导雷达技术进行研究,讨论了在导弹末制导阶段采用PD联合脉间步进频率高分辨率体制雷达对目标实现精确跟踪的方案。给出了雷达信号处理的硬件平台系统架构,多核软件编程方法以及回波数据仿真,并对仿真结果在精度以及系统实时性方面给出了分析。 本文阐述了基于脉间频率体制高分辨率雷达成像系统工作原理以及数字信号处理的方法,分析了雷达回波因为目标运动而产生的距离-耦合的原理,并论述了一种双帧变PRT的目标速度估计方法。在此基础上,提出借助PD体制高分辨率测速性能联合频率步进高分辨率测距性能实现双模制导雷达的方案设计。给出了弹载雷达在导弹距目标6km以内扫描搜索以及跟踪的方案,并详细讨论了雷达在不同制导阶段采取的工作模式以及系统参数设计。 在理论研究的基础上,本文对高分辨率雷达数字信号处理硬件架构进行了分析和设计。采用了基于DSP+FPGA的硬件架构基础,以TMS320C6678高性能多核DSP为数字信号处理核心,XC6VLX75T FPGA为系统协处理器。设计了雷达系统参数指标,ADC转换精度。然后主要对C6678的多核KeyStone架构进行了详细的分析,讨论了多核处理器相比单核系统的性能优势,以及多核技术给数字信号处理算法实现带来的问题与挑战。 最后,本文在硬件系统平台上,以双模制导雷达高分辨率成像理论为基础,实现了算法的多核编程。详细分析和讨论了多核并行编程的方法,以及多核之间大数据量传输与核间通信的实现方法。根据双模制导雷达的功能,对双模制导高分辨成像雷达波形参数进行合理设计和论证,并且在基于TMS320C6678多核DSP的基础上对目标回波进行仿真。根据仿真结果对测速精度、目标成像以及多核数字信号的实时性等方面进行讨论和分析。结果表明,基于C6678多核DSP可以实现双模制导雷达的实时信号处理。


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