動態(tài)可重構(gòu)在雷達(dá)工作模式切換中的應(yīng)用-論文.pdf

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1、第28卷第5期空軍預(yù)警學(xué)院學(xué)報(bào)Vol.28No.52014年10月JournalofAirForceEarlyWarningAcademyOct.2014DOI:10.3969/j.issn.2095-5839.2014.05.010動態(tài)可重構(gòu)在雷達(dá)工作模式切換中的應(yīng)用魏昱，李躍華，張金林（空軍預(yù)警學(xué)院，武漢430019）摘要：現(xiàn)代雷達(dá)要求雷達(dá)信號處理機(jī)中的電路系統(tǒng)具有信號處理能力強(qiáng)、體積小、工作模式靈活多樣等特點(diǎn)，而當(dāng)前雷達(dá)工作模式切換方式無法滿足這種要求．為此，利用FPGA的動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)，提出了

2、一種動態(tài)可重構(gòu)的雷達(dá)工作模式切換方法，并以SOPC方式進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)．實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明，該切換方法與其他三種方法相比，減小了設(shè)備硬件資源，提高了切換的實(shí)時性，滿足了雷達(dá)信號處理的需要．關(guān)鍵詞：現(xiàn)場可編程門陣列；動態(tài)可重構(gòu)；雷達(dá)工作模式切換；動目標(biāo)顯示；動目標(biāo)檢測；片上可編程系統(tǒng)中圖分類號：TN95；TP368.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：2095-5839(2014)05-0351-004現(xiàn)代雷達(dá)往往是集多功能于一身的綜合換時，僅對某條通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇即可．其優(yōu)體，以滿足不同作戰(zhàn)任務(wù)、不同戰(zhàn)場環(huán)境以及不點(diǎn)在

3、于切換速度很快，切換時間僅僅與開關(guān)切換同探測目標(biāo)的相應(yīng)需求．這就要求雷達(dá)具有多時間有關(guān)．但由于MTI、MTD模塊同時存在于種工作模式，并能在各種工作模式之間進(jìn)行實(shí)時電路中，消耗了大量的硬件資源，增大了設(shè)備總切換，還要求雷達(dá)信號處理機(jī)中的電路系統(tǒng)具有體積．當(dāng)信號處理機(jī)具有更多的信號處理模式信號處理能力強(qiáng)、體積小、工作模式靈活多樣等(如PD模式等)時，其消耗硬件資源還將進(jìn)一步特點(diǎn)．然而，雷達(dá)信號處理機(jī)中的電路系統(tǒng)往往增加．采取3種方式來實(shí)現(xiàn)這種切換：①基于傳統(tǒng)硬件MTI模塊數(shù)技術(shù)的開關(guān)切換方式，要求系統(tǒng)擁

4、有多套并行的A/D轉(zhuǎn)換后據(jù)送數(shù)據(jù)的數(shù)字信號選處理單元信號處理系統(tǒng)，導(dǎo)致設(shè)備資源消耗過大；②基于MTD模塊擇DSP軟件處理技術(shù)的軟件切換方式，對FPGA的圖1開關(guān)切換方式原理利用率較低；③基于靜態(tài)重構(gòu)技術(shù)的靜態(tài)重構(gòu)切1.2軟件切換方式換方式，靜態(tài)重構(gòu)的切換速度很慢．它們都無法軟件切換方式需要FPGA外接DSP芯片或滿足現(xiàn)代武器裝備體積小、實(shí)時性強(qiáng)的要求．者使用FPGA內(nèi)嵌的DSP內(nèi)核．這時，F(xiàn)PGA剩動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)是在FPGA運(yùn)行的過程中，余的邏輯資源僅完成接口轉(zhuǎn)換、信號預(yù)處理等較實(shí)時、動態(tài)地對FPGA

5、的部分或全部資源進(jìn)行重為簡單的功能，由DSP處理器完成主要的信號處新配置，以實(shí)現(xiàn)不同的硬件功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)模式理任務(wù)．MTI與MTD工作模式進(jìn)行切換時，僅切換．該技術(shù)兼具硬件的高效性與軟件的靈活需要改變DSP的工作指令．該方式切換時間與性，能有效減小設(shè)備體積、提高實(shí)時性．該技術(shù)指令運(yùn)行時間有關(guān)，切換速度快、靈活性較強(qiáng)．已經(jīng)越來越普遍地應(yīng)用于電路系統(tǒng)中．但在雷但是，外接DSP專用處理芯片時，F(xiàn)PGA的資源達(dá)裝備方面，動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)的研究與應(yīng)用較利用率較低，有時需外接其他配套使用設(shè)備使少．為此，論文提出了一

6、種基于動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)用，系統(tǒng)整體的體積、功耗有很大限制；內(nèi)嵌DSP的雷達(dá)工作模式切換方法．核時，存在FPGA資源消耗過大的問題．1.3靜態(tài)重構(gòu)切換方式1傳統(tǒng)雷達(dá)MTI與MTD工作模式切換靜態(tài)重構(gòu)切換方式在進(jìn)行雷達(dá)工作模式切1.1開關(guān)切換方式換時，重新配置FPGA所有的邏輯資源．該方式開關(guān)切換方式原理如圖1所示．該實(shí)現(xiàn)方切換速度與系統(tǒng)的配置速度有關(guān)，切換速度很法為目前雷達(dá)信號處理工作模式切換的主要方慢，且不能在信號處理機(jī)工作時進(jìn)行模式切換．法．該方式利用雙通道，同時進(jìn)行動目標(biāo)顯示在教學(xué)訓(xùn)練中可使用該方式

7、，以節(jié)約硬件資源，(MTI)和動目標(biāo)檢測(MTD)信號處理．在模式切但實(shí)際雷達(dá)工作模式切換中應(yīng)用較少．收稿日期：2014-07-08作者簡介：魏昱(1989-)，男，碩士生，主要從事FPGA局部動態(tài)可重構(gòu)研究.352空軍預(yù)警學(xué)院學(xué)報(bào)2014年結(jié)束以后，MTI模式的動態(tài)模塊變?yōu)镸TD模式2基于動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)的MTI與MTD工的動態(tài)模塊，系統(tǒng)整體完成模式切換．MTD切作模式切換換至MTI工作模式與此相同．2.2控制流程2.1切換原理動態(tài)可重構(gòu)信號處理機(jī)工作流程如圖3所基于模塊的動態(tài)可重構(gòu)方法是在系統(tǒng)運(yùn)行示

8、．在需要進(jìn)行模式切換時，首先系統(tǒng)或操作人時，以模塊為單位，對FPGA的資源進(jìn)行重新配員下達(dá)模式切換的相關(guān)指令，控制模塊接受準(zhǔn)備置．將整個系統(tǒng)分為2個模塊：需要重新配置的進(jìn)行模式切換的信號，并被告知切換為何種工作部分作為動態(tài)模塊，系統(tǒng)其余部分作為靜態(tài)模模式．然后控制模塊將動態(tài)模塊鎖定，靜態(tài)模塊塊．重構(gòu)時，F(xiàn)PGA讀取事先存儲在Flash里的配照常工作，而動態(tài)模塊停止工作．同時，動態(tài)模置數(shù)據(jù)，對動態(tài)模塊進(jìn)行重新配置，靜態(tài)模塊繼塊的輸入、輸出被鎖定，準(zhǔn)備進(jìn)行重