128 合肥龙建平 雷达信号处理中Nios应用研究 3000字符

1、雷达信号处理中Nios的应用研究摘要：雷达信号处理系统近年来开始使用Nios处理器，此种处理器的开发与应用促进了雷达系统向SOPC技术层面发展。当前的Nios处理系统在雷达信号处理中的应用主要有：实现与监控终端的通信，反馈处理系统实时状态；检测目标及地物多普勒频率，进行速度补偿；优先获取距离参数、方位数据，实现点迹凝聚。在此基础上，Nios处理系统软件高度融合运行，实现了SOPC设计。关键词：雷达信号处理；Nios；应用 Nios处理系统的产生源于集成电路的深入研究与高度开发，是Nios软核处理器的重要研发成果，而Nios软核处理器则来源于Altera公司的高端SOPC-Nios软核处理技术，

2、能够很好地将多位的高性能处理技术融入同用CPLD或FPGA之中，既是良好的可重置嵌入应用系统，又能将处理器存储器等多种模块统一融合至可编程的器件之上。Nios处理系统强化了可编程设计技术，能够显著提升雷达信号处理方面的可靠性、可编程性。一、终端监控通信 Nios处理系统中的接口有一定的兼容性，能控制UART模块的工作，是实现终端监控之间的相互通信的关键所在，系统能够灵活将信号处理系统实时参数、工作流程等工作实况随时反馈至终端监控系统之中，以便终端监控系统随时了解信号处理系统点迹凝聚处理情况、定时终端的产生情况，进而将控制标准反向传达至信号处理系统之处，进而控制雷达信号处理系统对工作参数、工作流

3、程及工作标准作出适当的调整，反复监控、分析信号处理系统，控制处理系统以最佳的工作状态完成工作。二、速度补偿Nios处理系统的应用能够检测目标及地物多普勒频率，进行速度补偿。以运动型的雷达信号处理系统为例，当雷达信号处理系统进行目标检测时，雷达系统与检测目标、地物等之间存在相对运动的关系，因而产生相对速度，此种状态下的回波会有多普勒速度存在，于是处理系统控制滤波器组件改变参数，大大避免形成一定量的强地物输出情况（速度补偿前幅频特性见图1），控制滤波器中的阻带部分与检测目标、地物频谱协调，从而使检测目标相对稳定、将地物过滤掉，提升检测水平及可靠性。由此看来，Nios系统确实可通过准确地测算出目标及

4、地物多普勒频率，而控制滤波器某些工作参数，最终达到相对稳定检测目标，达到检测目的（调整MTD滤波器组件参数后的幅频情况见图2）。图1 速度补偿前幅频特性图2 调整MTD滤波器组件参数后的幅频情况对于信号处理系统工作时多普勒频率的测算，此处假定信号处理器发射载频为f，运动检测速度为V，天线波束仰角为，水平的天线波束同运动检测方向之间存在的夹角，则多普勒频率的测算结果为：f=2×V×cos×sin×f/C其中的C为光速。如此，将所有滤波器参数中减去f，并采用雷达处理系统中的CPI信号在规定的时间内向Nios系统发出终端信号，发生终端后的Nios系统就会同时灵

5、活获取外界传送的速度补偿对应的参数，并通过多普勒频率测算标准再次测算出相应的工作参数，将测算出的参数通过Avabn总线传输至MTD滤波器权系数RAM中，最终可靠、迅速地完成速度补偿操作。三、点迹凝聚Nios系统还能够优先获取距离参数、方位数据，实现点迹凝聚。雷达的脉压旁瓣、天线旁瓣都会对测定目标的回波产生不同程度上的影响，致使测定目标产生的回波产生距离长短及测定方位上的伸延，其中以测定目标方位的伸延最为常见、也最为明显，影响测定数据的正常传输及后续处理分析工作。出现上述各种情况的伸延，理论上应及时进行压缩处理。雷达信号处理系统获取的测定目标距离参数及方位参数理论上有不同的精确度，一般以测定的距

6、离参数更加精确与测定目标的方位数据，另外，实际目标参数测定工作之中，往往首先获取的是测定目标的距离数据，之后才获取测定目标的方位相关数据，因而在实际处理测定数据之时，首先对测定的目标距离参数进行精确度凝聚处理，之后再对测定的目标方位数据进行精确度凝聚处理。对测定数据进行精确度凝聚处理之时，首先对测定和搜集的目标回波中的多普勒数据信息、方位、幅值、距离等数据，通过全面的深入分析后，将上述参数及数据进行规范的凝聚处理，之后对测定区域之内的所有目标的扫描分析都对应地产生出更为精确的点迹处理结果，经过处理的点迹分析结果包括测定目标的频道号、方位、幅值与距离参数，将各项处理结果核对后依照规范的报告格式进

7、一步加工处理，以标准化的字头标记并实施数据压缩后整体传输至终端监控之处，由终端监控系统对测定、处理完毕的各项测定目标的数据参数进行分析、存储，并相应的作出规范系统调整。除此之外，系统用户逻辑系统会根据相应的标准设置将获取、分析完毕的测定目标的频道号、方位、幅值与距离参数传输给FIFO之处，FIFO系统显示状态为满时不进行传输。之后雷达信号处理系统中的Nios系统通过Avabn总线端口获取相应的FIFO参数值，而当FIFO系统那个显示为空闲状态之时不进行数据参数读取操作。最后，系统依照既定的点迹凝聚原则、根据获取的参数进行规范点迹凝聚处理，并将规范点迹凝聚处理之后的结果借由串口途径传输至终端监控

8、。四、Nios处理系统建立雷达信号处理系统中的Altera技术提供了全方位的SOPC系统支持，其中主要包含了Nios软核处理系统及相关的外围接口，现代化的雷达信号处理系统主要通过Nios系统软件的深入开发与全面应用实现其处理系统软件高度融合运行，实现SOPC设计。信号处理系统处于定时器中断、RIO中断、串口打开或连接状态之时，软件系统即控制串口中断关闭处理，及时对搜集到的数据信息进行分析处理，分析处理完毕后控制系统将串口中断打开；控制系统PIO中断关闭，对搜集到的参数及信息分析测算，分析测算完毕之后，写MTO权RAM，之后将PIO中断打开；系统获取并分析雷达系统各项参数及信息的获取、处理状态，

9、写出口并传输；读取并分析系统中的FIFO信息，对测定和搜集的目标回波中的多普勒数据信息、方位、幅值、距离等数据，通过全面的深入分析后，控制系统对目标测定距离及防伪信息进行点迹凝聚处理，写串口。Nios系统软件处理示意图见图3：图3 Nios系统软件处理示意图 在集成开发环境之下，雷达信号处理系统会根据系统SOPC技术下生成的文件信息对Nios系统运行软件进行设计，并生成可下载、可传输的文件信息。结语： 总之，Nios处理系统继承了SOPC技术可编程、灵活性强的技术优势，其良好的嵌入技术特点对雷达信号处理工作中数字电路的开发与应用有重要意义，通过系统设计及研发周期的有效缩短时限了雷达信号处理系统的嵌入式高速研发应用新层面。同时，此种处理系统通过多模块融合压缩实现了与监控终端的通信，反馈处理系统实时状态；检测目标及及地物多普勒频率，进行速度补偿；优先获取距离参数、方位数据，实现点迹凝聚，提高了雷达信号处理系统工作效率与效益。参考文献：1 陆俊江,汤俊,张曦等.一种雷达信号处理多任务调度算法J