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DSP在二次雷达信号模拟器中的应用

DSP在二次雷达信号模拟器中的应用
DSP在二次雷达信号模拟器中的应用

 收稿日期:2002206212

 作者简介:张永杰(1980-),男,安徽颍上人,硕士生,yjzbj2000@https://www.docsj.com/doc/fa527059.html,.

DSP 在二次雷达信号模拟器中的应用

张永杰 李少洪

(北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100083)

摘 要:概述了某型航管二次雷达(SSR ,Secondary Surveillance Radar )模拟

器的设计思想和基本结构,详细论述了T MS320F206的基本结构与特点,着重探讨了该数字信号处理器(DSP ,Digital Signal Process or )芯片在系统数据交换和接口数据管理与控制中的功用,并指出了系统软硬件调试中需要注意的一些问题.经过对SSR 信号处理机的调试,证明设计达到了预想效果.

关 键 词:二次雷达;模拟器;数字接口;数字信号处理器

中图分类号:T N 955+

.2文献标识码:A 文章编号:100125965(2003)0820722203

Application of DSP in secondary surveillance radar signal simulator

Zhang Y ongjie Li Shaohong

(School of E lectronics and In formation Engineering ,Beijing University of Aeronautics and Astronautics ,Beijing 100083,China )

Abstract :The design idea and fundamental structure of a SSR (secondary surveillance radar )signal simulator

are presented.The structure and characteristic of T MS320F206,a kind of 162bit fixed 2point DSP (digital signal pro 2cess or ),are introduced and the function of the DSP in the data 2exchanging ,control of the system and the process of the I ΠO port data is discussed in detail.The problems that should be paid attention to in the process of system 2de 2bugging are als o presented.The expected result has been acquired after the debug of the SSR signal 2processing

unit.

K ey words :secondary radar ;simulators ;digital interface ;digital signal process or (DSP )

1 模拟器的功能与结构

二次雷达(SSR ,Secondary Surveillance Radar )目标识别系统能够通过发射特定的射频脉冲序列对装有应答机的目标进行“一问一答”式的询问[1,2],由应答机的应答脉冲码获得目标的高度、编号等信息,在信息的提取与处理过程中,SSR 信号处理机处于核心位置.SSR 信号模拟器(以下简称模拟器)就是为调试某型航管SSR 信号处理机并评估该信号处理机的处理能力所设计,因此该模拟器除了产生各种情况下的应答机的应答编码模拟视频信号外,还必须模拟IFF 管理分机的部分功能,即能够向SSR 信号处理机发出自检请求、询问请求等控制字以及产生信号处理机所需的询问触发信号等控制信号.此外,为了直观、定量地评估信号处理机的处理能力与功能,模拟器

必须能够接收信号处理机的处理结果等回传的数据包并经处理后把相应的数据传给计算机,以供显示与比较,因此本设计采用PCI 插卡的形式.由以上功能分析并根据SSR 信号处理机与IFF 管理分机的输入输出的接口关系可得SSR 模拟器与信号处理机的接口关系,如图1所示.

可见该模拟器的很大一部分工作在于与信号处理机的数字接口的数据的管理与处理以及触发信号的产生,系统设计中采用一片T MS320F206定点DSP (Digital Signal Process or )完成该项功能.

图1 测试信号产生器与SSR 信号处理机的接口关系

 

2003年8月第29卷第8期北京航空航天大学学报

Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics August 2003V ol.29 N o 18

2 TMS320F206的结构与特点

T MS320F206是TI 公司的T MS320C20X 系列

产品中的一种,是一种性价比较高的16位定点DSP ,广泛应用于工业控制、通信、仪器仪表、消费

电子等领域.由于采用了程序存储区总线和数据存储区总线相分离的先进的哈佛结构、多级指令流水线、大容量的存储空间、多样的寻址方式、丰富的片内外设及特定的指令集,T MS320F206的使用具有高速、灵活的特点.特别是其片内集成了2个16K ×16bit flash EEPROM 模块,构成了32K ×16bit 连续的程序存储空间,用户可直接通过片上的J T AG 口把应用程序代码烧录到片内flash 存储区中,而无需在片外另外扩展程序存储区,可提高

可靠性、降低成本而且使用非常简单方便

[3,4]

.

3 系统设计

3.1 系统概述

由系统的功能要求可知,模拟器与信号处理机之间的信息交互包括模拟视频信号和数字量两部分,其中模拟量为应答编码脉冲,其原始数据来自PC ,DA 变换之后由信号处理机接收,数字量包括两者互传的命令字和处理结果等,由于模拟器要依据这些数字量来控制信号处理机的工作状态,给出特定的触发信号,因此必须对其进行实时处理.根据这两部分数据对处理的不同要求,分别将它们存放在板上的RAM1和RAM2两块存储区中(如图2所示)

.

图2 信号模拟器硬件结构框图

图2中RAM2为DSP 与PC (通过PCI 接口芯

片AMCC5933)共享的数据存储区,它们分别在不同的时刻通过总线开关占有RAM2的数据总线和地址总线,RAM1中存放进行DA 转换之前的模拟视频信号的原始数据,在进行DA 转换时,由FP 2G A 产生输出的地址信号,并把数据总线切换给DAC.T MS320F206通过读写配置到其I ΠO 空间的2个FIFO (一个在信号处理机板上,一个在模拟器的板上)构成与信号处理机之间的双向并行数据通路,另外,T MS320F206还通过对其I ΠO 空间的不同的地址单元进行写操作来使FPG A 产生不同的外部触发信号和板上控制信号.3.2 DSP 在系统控制和接口数据管理中的作用

模拟器对信号处理机的工作状态的控制和向信号处理机传递的各种参数以及信号处理机回传的应答信息均为数据包的形式,T MS320F206作为模拟器PCI 接口板上的主控芯片,在PC 与信号处

图3 共享存储区的分配

理机之间的数据与信号的交换中起到桥梁的作用,需要对这些数据进行解包、判断类型、校验、打包,并执行相应的操作.

T MS320F206需要处理和控制的数据分别来

自PC 与SSR 信号处理机,即为各种命令字以及SSR 信号处理机回传的处理结果等,这些数据存放在RAM2存储区中,DSP 与PC (通过PCI 接口芯片AMCC5933)分时通过总线开关占有RAM2的数据总线和地址总线,其控制权的切换由DSP 的通用输入输出管脚控制,具体分配如下(见图3):来自PC 的数据存放在DSP 的数据空间的2000h 起始的连续存储区,SSR 回传的数据存放在DSP 的数据空间

3

27第8期 张永杰等:DSP 在二次雷达信号模拟器中的应用

的2800h 起始的连续存储区,PC 预置的数据存放在DSP 的数据空间的2E00h 起始的连续存储区.

由PC 传来的命令数据在写入到板上RAM2存储区后均触发DSP 的外部硬件中断I NT3通知DSP ,DSP 首先取回对RAM2的控制权,然后从其数据空间2000h 处开始取数,并根据数据包的特征字判断命令类型,执行相应的操作,并把该数据包通过其I ΠO 空间中的FIFO 传给信号处理机.由信号处理机回传的应答数据包在到达其板上的FIFO 后均以DSP 的I NT2中断通知DSP ,DSP 首先取回对RAM2的控制权,并把FIFO 中的数据读空且存储到其数据空间2800h 处开始的连续的存储区,然后对这些数据包进行校验.若发现有误,则把预置的重传请求数据包发给信号处理机,若同一个数据包的错误超过一次,则放弃该次数据,并在2800h 处置特殊数据,作为PC 识别回传数据出错的标识.若数据无误,则根据回传的数据类型执行相应的操作.在校验完毕后,DSP 把RAM2的控制权切换给PC

,并通过写AMCC5933的信箱寄存器触发PC 的中断通知PC 取数并显示结果.上述过程简单流程如图4所示.

图4 DSP 工作流程图

3.3 DSP 软件设计

本DSP 软件设计全部采用汇编语言完成,保证了代码的简洁.在嵌入式系统中,微处理器对外部事件的响应一般可以通过外部硬件中断和对I ΠO 端口状态的查询来进行,本系统设计采用T MS320F206的通用外部可屏蔽中断I NT2、I NT3

来对信号处理机和PC 数据准备就绪的事件进行响应,上述的接口数据管理和系统控制过程就作为I NT2和I NT3的中断服务程序.由于I NT2与I NT3具有相同的中断向量单元且共享中断标志

寄存器(IFR )和中断屏蔽寄存器(I MR )中的同一位,因此I NT2和I NT3具有同一个中断服务程序,为了对这2种外部事件分别进行处理,就必须在

中断服务程序中对中断控制寄存器(ICR )中的FI NT 2和FI NT3两位进行判断后分支到不同的处

理程序.DSP 等待中断的过程中,在软件中使用I D LE 指令使其工作在power 2down 模式下,减小了系统功耗.为防止发生错误的中断响应,可以在DSP 加电复位的初始化程序中将未用到的可屏蔽中断屏蔽,并可在其中断服务程序中只置上中断返回指令RET.

4 系统调试

采用emulator 对系统的软硬件进行调试,系统调试的关键在于对中断的调试.对于T MS320F206来说,中断向量的位置是固定在Flash 存储区中的,因此为了对中断进行调试,可以先把中断跳转指令烧录到中断向量处,而把中断服务程序配置到程序空间8000h 起始处的S ARAM 中,为了避免由于中断跳转的地址发生变化而重新烧录,可以先使中断均跳转到8000h 起始的固定位置处,再在该处用跳转指令使程序分支到相应的中断服务程序处.

5 结束语

信号模拟器在研制信号处理机的过程中起着关键作用,而采用一片性价比较高的T MS320F206使得模拟器能够灵活、方便地产生所需的各种数字信息和触发信号,本文着重论述了该DSP 芯片在系统数据交换和接口数据管理与控制中的功用.该模拟器在对SSR 信号处理机的调试过程中取得了良好的效果,同时也证明了设计的正确性.

参考文献(R eferences )

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427北京航空航天大学学报 2003年

雷达信号模拟器方案设计报告

1总体技术方案 1.1总体设计概述 雷达信号环境模拟器能够产生各种类型的雷达辐射信号,为XX电子侦察设备的鉴定试验,产生所要求的各种类型的雷达辐射信号,构建既定的复杂雷达信号的电磁环境,以便准确评估雷达侦察设备的技术战术指标和效能。 雷达信号环境模拟器在系统中的地位和作用如下图所示: 图4.1-1 设备在系统中的地位和作用 测评系统主要由被试的雷达侦察设备、雷达信号环境模拟器(5个频段构成)、评测系统软件等设备组成。 1.2总体设计方案 雷达信号环境模拟器的总体组成框图如下图所示:

辐射源数据库用于存储各种雷达和平台的参数(包括真实雷达和虚拟雷达),通过主控计算机进行读取,辐射源数据可以进行添加、修改和删除等操作。 主控计算机是人机交互的平台,主要完成试验场景描述、试验过程的管理和试验工作状态和参数记录等。试验场景描述首先进行需要模拟的雷达的数量、位置的设定,然后从雷达辐射源库中选取雷达参数,对每部雷达的类型、天线扫描方式、扫描周期、扫描速度、雷达信号的射频频率、脉冲宽度、脉冲重复周期PRI 变化类型等进行配置。主控计算机根据设置的每部雷达的参数,将需要模拟的雷达动态分配给1~5个雷达信号模拟器中的一个,再利用通信接口将相应的雷达参数发送到对应频段的雷达信号模拟器。 各频段的雷达信号模拟器内置的控制DSP ,根据主控计算机传送的雷达信号数量和雷达信号参数数据,按照每部雷达各自的脉冲时序,生成对应的时序控制信号,分配给每个雷达中频信号产生器,产生所需要的雷达中频信号波形数据和中频信号。控制DSP 根据雷达工作频段,控制信号各波段射频模块进行变频和放大,通过天线辐射出去。 各频段的雷达信号模拟器配置有位置和授时接口,用于接收载车提供的GPS/北斗位置和授时信息。在试验过程中记录各频段雷达信号模拟器的当前位置信息,并且以授时时间作为时间基准,按照场景设定的时间要求模拟产生雷达

数字信号处理的应用和发展前景

数字信号处理的应用与发展趋势 作者:王欢 天津大学信息学院电信三班 摘要: 数字信号处理是应用于广泛领域的新兴学科,也是电子工业领域发展最为迅速的技术之一。本文就数字信号处理的方法、发展历史、优缺点、现代社会的应用领域以及发展前景五个方面进行了简明扼要的阐述。 关键词: 数字信号处理发展历史灵活稳定应用广泛发展前景 数字信号处理的简介 1.1、什么是数字信号处理 数字信号处理简称DSP,英文全名是Digital Signal Processing。 数字信号处理是利用计算机或专用处理设备以数字的形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理,以得到符合人们需要的信号形式。 DSP系统的基本模型如下: 数字信号处理是一门涉及许多学科且广泛应用于许多领域的新兴学科。它以众多的学科为理论基础,所涉及范围及其广泛。例如,在数学领域、微积分、概率统计、随即过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具;同时与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等学科也密切相关。近年来的一些新兴学科,如人工智能、模式识别、神经网络等,都是与数字信号处理密不可分的。数字信号处理可以说许多经典的理论体系作为自己的理论基础,同时又使自己成为一门新兴学科的理论基础。 1.2、数字信号系统的发展过程 数字信号处理技术的发展经历了三个阶段。 70 年代DSP 是基于数字滤波和快速傅里叶变换的经典数字信号处理, 其系统由分立的小规模集成电路组成, 或在通用计算机上编程来实现DSP 处理功能, 当时受到计算机速度和存储量的限制,一般只能脱机处理, 主要在医疗电子、生物电子、应用地球物理等低频信号处理方面获得应用。 80 年代DSP 有了快速发展, 理论和技术进入到以快速傅里叶变换(FFT) 为主体的现代信号处理阶段, 出现了有可编程能力的通用数字信号处理芯片, 例如美国德州仪器公司(TI公司) 的TMS32010 芯片, 在全世界推广应用, 在雷达、语音通信、地震等领域获得应用, 但芯片价格较贵, 还不能进 入消费领域应用。 90 年代DSP 技术的飞速发展十分惊人, 理论和技术发展到以非线性谱估计为代表的更先进的信号处理阶段, 能够用高速的DSP 处理技术提取更深层的信息, 硬件采用更高速的DSP 芯片, 能实时地完成巨大的计算量, 以TI 公司推出的TMS320C6X 芯片为例, 片内有两个高速乘法器、6 个加法器, 能以200MHZ 频率完成8 段32 位指令操作, 每秒可以完成16 亿次操作, 并且利用成熟的微电子工艺批量生产,使单个芯片成本得以降低。并推出了C2X 、C3X 、C5X 、C6X不同应用范围的系列, 新一代的DSP 芯片在移动通信、数字电视和消费电子领域得到广泛应用, 数字化的产品性能价 格比得到很大提高, 占有巨大的市场。 1.3、数字信号处理的特点

激光雷达回波信号仿真模拟

激光雷达回波信号仿真模拟研究 摘要 关键字 第一章绪论 第一节引言 激光雷达(Lidar:Li ght D etection A nd R anging),是一种用激光器作为辐射源的雷达,是激光技术与雷达技术完美结合的产物。激光雷达的最基本的工作原理与我们常见的普通雷达基本一致,即由发射系统发射一个信号,信号到达作用目标后会产生一个回波信号,我们将回波信号经过收集处理后,就可以获得所需要的信息。与普通雷达不同的是,激光雷达的发射信号是激光而普通雷达发射的信号是无线电波,两者在波长上相比,激光信号要短的多。由于激光的高频单色光的特性,激光雷达具有了许多普通雷达无法比拟的特点,比如分辨率高,测量、追踪精度高,抗电子干扰能力强,能够获得目标的多种图像,等等。因此,利用激光雷达对大气进行监测,收集、分析数据,建立一个大气环境预测理论模型,这将会成为研究气候变化和寻求解决对策的一项重要武器。 第二节本文的选题意义 由于投入巨大,在研制激光雷达实物之前,我们需要进行模拟与仿真研究,预测即将研制的激光雷达的各性能指标,评价总体方案的可行性。激光雷达回拨信号仿真模拟就是利用现代仿真技术,逼真的复现雷达回波信号的动态过程,它是现代计算机技术、数字模拟技术和激光雷达技术相结合的产物。仿真模拟的对象是激光雷达的探测没标以及它所处的环境,模拟的手段是利用计算机和相关设备以及相关程序,模拟的方式是复现包含着激光雷达目标和目标环境信息的雷达信号。通过激光雷达回波信号的仿真模拟,进而产生回波信号,我们可以在实际雷达系统前端不具备条件的情况下,对激光雷达系统的后级设备进行调试。 第三节本文的研究思路和结构安排 本文主要研究面向气象服务应用的大气激光雷达。笔者在熟悉激光雷达的基本工作原理的前提下,学习和熟悉各种参数对大气回波能量的影响,进而学习和掌握matlab编程语言,并且根据给定的激光雷达系统参数、大气参数和光学参数,以激光雷达方程为基础,通过仿真模拟得到理想状态下的大气回波信号。但是,在实际测量工作中,由于大气中的各种干扰,我们获得的回波信号并不和理想状态下的大气回波信号一致,因此,在本文的后期工作中,笔者根据已有的大量激光雷达实测信号与模拟信号对比,既能验证仿真模拟结果的准确性,又能应用于激光雷达的性能指标等方面的分析上,具有比较高的实际应用价值。 第二章激光雷达的原理 第一节激光雷达系统 一个标准的激光雷达系统应该包含以下部件:激光器、发射系统、接收系统、光学系统、信号处理系统以及显示系统。它的工作原理图我们可以用下图表示:

一种新型雷达信号模拟器设计

一种新型雷达信号模拟器设计 刘亲社1,王国红2,王星1 (1 空军工程大学工程学院,陕西西安 710038;2 空军工程大学理学院,陕西西安 710038)摘 要:设计了一种新型雷达信号模拟器,能够提供多种特殊雷达信号,并且设置灵活方便,当用户需要时,可进行软件升级。介绍了该雷达信号模拟器的功能、特点、性能指标和研制方案,提供一种雷达信号产生的解决方法。 关 键 词:新体制雷达;信号模拟器;脉冲产生器;射频信号 中图分类号:TN955文献标识码:A文章编号:1000-274X(2006)0189-07 随着新体制雷达相继问世,现代雷达大都采用了以捷变频和相干信号处理等为代表的新技术,反干扰措施越来越完善,对这些体制的雷达实施干扰越来越困难。信号环境日益复杂,电子对抗技术的发展和新电子对抗设备的研制迫切需要一种能提供多种特殊雷达信号的设备,以适应这种发展变化。我们设计研制的新体制雷达信号模拟器就是一种半实物物理仿真设备,一部分设备使用实际设备而其他部分采用计算机模拟和处理,例如雷达信号环境和信号处理等均可使用软件模拟。这种方法具有很强的通用性,不仅适用于现有的装备,也可以模拟采用某种新技术的装备,对于现有装备的改进和新装备的研制都具有实用价值,是一种相对经济、实用的方法[1,2]。 1 新型雷达信号模拟器的功能特点和性能指标 新型雷达信号模拟器的主要功能是:提供各类信号的调制波形,控制射频频率,控制输出信号的功率。根据用户指定的信号类型、脉宽、重复周期、射频频率等参数,控制模拟器的各个相关部分,最后输出满足要求的信号。 1.1 主要特点 1.1.1多样性和灵活性 多样性是指模拟器控制系统能够提供多种类型的雷达信号调制波形。为了产生多种特殊雷达信号,要求控制系统能灵活控制雷达信号的脉冲宽度、重复周期、射频频率。能够提供的信号类型主要有:连续波、常规脉冲信号、均匀脉组串信号、重频参差信号、线性调频信号、巴克码调相信号、捷变频信号等。 灵活性主要表现在两个方面:①各种信号的参数可以灵活设置。例如:信号的脉冲宽度、重复周期、射频频率等都可以在其各自的范围内任意设置。②信号类型可以灵活选择。模拟器同时有几路的信号输出,各路之间是相互独立的,而且一个支路有多种信号类型供选择。由于信号个数、信号类型、信号参数均能灵活选择,给用户提供了极大方便。用户可以根据自己的需要,选择合适的信号个数和类型,来组合输出各种信号。 1.1.2 智能化 控制系统具有智能化的特点,采用工控机作为控制中心,由计算机完成对模拟器的各项控制,设计了良好的人机界面,采用软面板输入参数具有自动检错功能,以避免用户误操作引起的错误。用

(完整word版)关于数字信号处理技术的应用与发展

关于数字信号处理技术的应用与发展 摘要:在现代化科学技术发展的过程中,数字化信 号处理技术已经深入应用到各行各业的发展之中,例如工业控制、医疗卫生事业等,都有所涉猎,甚至在国防军事方面也得到了一定的应用,可以说在当前社会发展的进程中,已经完全不能脱离开数字信号处理技术的应用了。正是因为如此,本文对其应用以及今后的发展予以一定的阐述,希望在今后的应用中可以得到更加广阔的发展空间。 关键词:数字信号处理技术;实现方法;应用;发展前景 在我国近几年的发展进程中,数字信号的相关处理技术已经得到了质的的飞跃,这是一种对数字以及符号进行转化,并且排列成为有效序列的一种技术,这一技术主要应用在计算机以及其他相关设备中,并且在计算方法上具有特殊之处,主要是采用了数值计算法,可以达到方便信息应用的效果。本文主要探讨了这一技术在图形处理以及机器人控制等方 面的应用,希望在未来的时代发展中,这一技术可以具有更加广泛的应用。 1、数字信号处理技术所具有的特点以及实现方式 在数字信号的处理上,主要可以通过三种途径得以实现。

第一种途径是采用软件得以实现的,这种方式主要应用在编程的过程中,这套程序既能通过处理者的开发得到应用,也可以通过现有的程序进行处理。第二种实现方式是运用专用硬件,例如加法器或者乘法器等,将其构成一个专用的数字网络,以实现对信号处理的能力。第三种实现途径是将前两种方式进行有效的结合。这种方式目前较为普遍,广泛应用在数字信号处理的过程中。 从这一技术的优势上来看,数字信号处理的相关技术合理的应用了计算机设备,针对不同的系统具有不同的处理功能,满足各行业的需要,所以与其他技术相比具有一定的优越性。除此之外,在系统的稳定性上,这一技术得到了进一步的提升,经过对数据的耦合,有效的降低了电路中产生阻抗匹配的情况,并且在安全性方面也得到了进一步的提升,更有助于在大规模生产中的应用。同时在其他方面也具有一定的优越性,所以受到各界人士的广泛好评。 2、数字信号处理技术在当前行业中的应用 2.1图形图像领域 首先,这一技术可以应用在图形图像领域,DVD的主要工作原理是运用了图像压缩技术,将活动图像进行压缩与转码,最终呈现在人们的眼前,在采用了这一技术后,整个过程得到了明显的进步,同时还可以应用在对大气甚至气象云图的研究方面。只要是与图形图像相关的领域中,都可以运

SAR雷达目标信号模拟器案例

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基于CPCI总线的通用雷达回波信号模拟器

第5卷 第6期信息与电子工程Vo1.5,No.6 2007年12月INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Dec.,2007 文章编号:1672-2892(2007)06-0418-06 基于CPCI总线的通用雷达回波信号模拟器 张 辉,刘 峥 (西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室,陕西西安 710071) 摘要:为了在实验室环境下对雷达信号处理系统进行调试和工作效能测试,设计了一种基于紧凑型外部设备互联总线(CPCI)和现场可编程门阵列技术的通用雷达回波信号模拟器,利用 MATLAB的强大仿真功能,模拟产生各种体制雷达的回波信号数据,通过CPCI总线把它们写入该 信号模拟器的同步动态随机存储器中,雷达信号处理模块再从该模拟器中反复读出数据进行处理, 从而调试和检测雷达信号处理模块在各种杂波及无源干扰条件下对目标的处理。结果证明,该模 拟器具有良好的通用性和精确度,并且运行可靠。 关键词:紧凑型外部设备互联总线;雷达回波信号模拟器;现场可编程门阵列;同步动态随机存储器;WDM驱动程序 中图分类号:TN957.51 文献标识码:A A Universal Radar Echo Simulator Based on CPCI Bus ZHANG Hui,LIU Zheng (National Key Lab. of Radar Signal Processing,Xidian University,Xi’an Shaanxi 710071,China) Abstract:A universal radar echo simulator based on compact peripheral component interconnect (CPCI) bus and FPGA technology is introduced. The simulator is used to debug and test the performance of the system of radar signal processing in laboratory. In the design,the strong simulation function of MATLAB is performed to simulate all kinds of radar echo,and then these radar echo data are translated to the SDRAM in the signal simulator. From this time on, the radar signal processor fetches the signal data from the simulator time after time to process them,thus to debug and test the performance of target detection under all kinds of radar clutter and passive jamming for the radar signal processor. The results show that the simulator has good universality and accuracy,and can be operated reliably. Key words:CPCI;universal radar echo signal simulator;FPGA;SDRAM controller;WDM driver 1 引言 随着标准化和通用化产品设计理念的发展,近年来基于标准CPCI总线的通用雷达信号处理系统越来越受到人们的推崇,然而要对其作战效能进行调试和测试,就必须具备逼真的配试目标,需要有与各种实际战场环境接近的工作环境,并且外场试验的组织协调难度很大,需要消耗大量的财力和物力,因此需要在实验室环境下采用基于标准CPCI总线的雷达回波信号模拟器。为了增强模拟器的灵活性和普遍性,利用MATLAB的强大仿真功能,通过参数的改变,模拟各种可能出现的情况,例如设定不同的气象条件,改变目标的个数或参数,调整噪声功率等。结合FPGA技术,选用SDRAM作为MATLAB仿真的雷达回波信号存储体,设计并实现了一种基于CPCI总线的雷达回波信号模拟器。 2 模拟器的设计思想 为了满足不同雷达回波信号的模拟要求,该模拟器采用CPCI总线+FPGA+SDRAM结构,同时结合MATLAB 仿真技术,以CPCI总线的工控机为基础,将MATLAB模拟产生的回波数据经CPCI总线传输至SDRAM中。然 收稿日期:2007-06-06;修回日期:2007-07-06

一个雷达中频信号数字复解调系统的实现

第23卷 第4期核电子学与探测技术 V ol .23 N o .4 2003年 7月 N uclear Electronics &Detection T echnolo gy July 2003 一个雷达中频信号数字复解调系统的实现 刘树彬,吴义宝,安 琪,王砚方 (中国科学技术大学近代物理系快电子学实验室,安徽合肥 230027) 摘要:在阐述数字复解调原理的基础上实现了一个基于专用芯片的数字复解调测试系统。对比模 拟复解调,说明数字复解调的优越性以及它们的应用和发展前景。 关键词:数字复解调;数控振荡器;数字滤波;抽取 中图分类号:T P 957.52;T P 274.2 文献标识码:A 文章编号:0258-0934(2003)04-0364-03 收稿日期:2002-04-03 作者简介:刘树彬(1975-),男,山东昌乐人,中国科学技术大学近代物理系博士生,从事快电子学研究。 随着通信、雷达、医学成像等技术的不断发展,人们对信号处理的稳定性和灵活性要求越来越高。这些技术中信号处理的一个共同点就是采用复解调,传统以模拟复解调处理的方式已不能满足对输出信号的幅度一致性、相位一致性越来越高的要求。而高速、宽动态范围A /D 变换器和大规模集成电路器件的发展,使高速数字复解调方法的实现成为现实。 1 数字复解调的原理 随着A/D 变换器和数字逻辑器件速度的不断提高,传统的信号模拟解调机制正在被数 字复解调逐步替代,在通信比如第三代无线通信等领域,中频信号的数字化和复解调已经成为降低成本、提高系统稳定性、灵活性和一致性的重要手段[1] 。如果A/D 变换器和数字逻辑器件的速度足够快,甚至可以实现射频直接解调,这就是目前数字信号处理研究的热点“软件无 线电”[2]。 传统的信号处理中,中频解调采用模拟复 解调的方法,其基本原理是用压控振荡器和锁相环产生两路正交的中频载波信号。输入的中 频信号通过模拟乘法器分别和两路正交的中频载波信号相乘实现输入信号在频域的搬移,然后通过模拟低通滤波器得到I(in-phase,同相)和Q(quadrature,正交)两路基带信号,从而实现信号的下变频搬移和得到两路正交信号。由于模拟复解调采用模拟器件实现,因而稳定性和灵活性都不理想。具体表现在:模拟器件产生的中频载波信号的稳定性差;模拟乘法器的线性不好;模拟滤波器多采用LC 电路,其滤波特性难以调节且不易随具体应用的需求而改变;模拟分立元件的不一致性,I 、Q 两路的幅度和相位一致性难以得到保证。 数字复解调可以很好地解决这些问题:数字器件的精度只取决于数据的位数,不受温度、元器件个体差异等因素的影响。可以最大程度地确保信号的一致性。数字复解调一般是先用高速、宽动态范围的A/D 变换器直接将中频信号变成数字信号,然后和数字控制振荡器产生的两路正交的数字中载波信号相乘,实现输入信号在频域的搬移,再经数字滤波后得到数字基带信号,输出结果可以用DSP 或计算机作进一步处理。与传统的模拟复解调方法相比,数字复解调由于采用数字器件,其稳定性得到保证,同时载波的频率和相位、滤波器的特性等很容易根据应用的需求而调整,解调输出信号的幅度、相位一致性有很大提高。这些是模拟方法无

3数字信号处理器

Words and Expressions follow v.遵循memory n.存储器 register n.寄存器access v.访问 overlap v. 重叠pipelining n. 流水线操作multiplier n. 乘法器accumulator n. 累加器shifter n.移位器reference n. 寻址mantissa n.尾数exponent n. 指数 cycle n. 机器周期customize v.定制,用户化package v.封装 digital signal processor 数字信号处理器von Neumann architecture 冯·诺伊曼结构shared single memory 单一共享存储器program instruction 程序指令 harvard architecture 哈佛结构 fetch from 从…获取 circular buffer 循环缓冲区,环形缓冲区address generator 地址产生器 fixed point 定点 floating point 浮点 binary point 二进制小数点 available precision 可用精度 dynamic range 动态范围 scale range 量程 smallest Resolvable Difference 最小分辨率scientific notation 科学计数法assembly language 汇编语言 multi-function instructions 多功能指令parallel architecture 并行结构 looping scheme 循环机制 sampling frequency 采样频率on-chip memory 片内存储器 well-matched 非常匹配 software tools 软件开发工具 low level programming language 低级编程语言high level programming language 高级编程语言third party software 第三方软件 board level product 板级产品 data register 数据寄存器 ALU=Arithmetic Logical Unit 运算逻辑单元program sequencer 程序定序器 peripheral sections 外设 single integrated circuit 单片集成电路 cellular telephone 蜂窝电话 printed circuit board 印刷电路板 licensing agreement 专利使用权转让协定custom devices 定制器件 extra memory 附加存储器 stand alone 单机 third party developer 第三方开发商multimedia operations 多媒体操作 merged into 融合 calculation-intensive algorithm运算密集型算法

东大18年6月考试《数字信号处理器原理与应用》考核作业

https://www.docsj.com/doc/fa527059.html, ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 数字信号处理器原理及应用 试 卷(作业考核 线下) B 卷(共 4 页) 注:请您单面打印,使用黑色或蓝色笔,手写完成作业。杜绝打印,抄袭作业。 一、判断题(2分/题) 1. 数字信号处理器(DSP )主要针对描述连续信号的模拟信号进行运算。( ) 2. DSP 是在数字信号变换成模拟信号以后进行高速实时处理的专用处理器。( ) 3. 定点与浮点DSP 的基本差异在于它们各自表达的数值范围不同 。( ) 4. Q30格式的数据可以表达ππ~-之间的范围。( ) 5. 当采用双电源器件芯片设计系统时,需要考虑系统上电或掉电操作过程中内核和IO 供电的相对电压和上电次序。 ( ) 6. F2812处理器的所有外设寄存器全部分组为外设帧PF0,PF1和PF2。这些帧都映射到处理器的数据区。( ) 7. 当捕获单元完成一个捕获时,在FIFO 中至少有一个有效的值,如果中断未被屏蔽,中断标志位置位,产生一个外设中断请求。( ) 8. CAN 的基本协议只有物理层协议和网络层协议。( ) 9. 多处理器通信方式主要包括空唤醒(idle-line )或地址位(address bit)两种多处理器通信模式。( ) 10. 在TMS320F2812数字信号处理器中,ADC 模块是一个12位带流水线的模数转换器。( ) 二、选择题(2分/题) 1.为避免产生短通状态可以采用两种方法:调整功率管或者 A 调整PWM 控制信号 B 调整CPU 频率 C 调整通信速率 D 调整系统时间 2.光电编码器,是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成 的传感器 A 模拟量 B 脉冲或数字量 C 通信数据 D 输入数据 3.当电机轴上的光电编码器产生正交编码脉冲时,可以通过两路脉冲的先后次序确定电机的 A 转动方向 B 角位置 C 角速度 D 线速度 4.当使用正弦调整时,PWM 产生的交流电机的电流对称PWM 信号与非对称的PWM 信号相比 A 非对称PWM 信号小 B 一样大 C 对称PWM 信号小 D 不确定 5.如果不明原因使CPU 进入死循环,而不进行看门狗复位,看门狗将产生一个 信号 A 警告 B 错误 C 提示 D 复位 6.TMS320F2812的串口SCI 的数据帧包括 个起始位 A 2 B 1 C 0 D 1.5 7.TMS320F2812 的ADC 模块有 采样和保持(S/H)器 A 两个 B 一个 C 四个 D 三个

数字信号处理的应用

数字信号处理的应用 学院:电气与电子工程学院 姓名:学号: 专业:老师:

目录 一、概述 (3) 二、数字信号处理的应用领域 (5) 1、语音信号处理 (5) 2、图像信号处理 (5) 3、振动信号处理 (5) 4、地球物理信号处理 (6) 5、生物医学信号处理 (6) 6、在金属有机涂层抗渗性测量中的应用 (7) 7、FFT在雷达信号处理中的应用 (7) 8、在汽车发动机缸壁间隙检测中的应用 (7) 参考文献: (8)

一、概述 数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP)是一门涉及许多科学而又广泛应用于许多领域的新兴科学,DSP有两种含义:数字信号处理,数字信号处理器。我们常说的DSP值的是数字信号处理器。数字信号处理器是一种适合完成数字信号处理运用的处理器。20世纪60年代以来,随着计算机和信息技术的飞速发展,数字信号处理技术应运而生并且得到迅速发展。在过去的二十多年的时间里,数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。 数字型号处理是利用计算机或专用计算机或专用处理设备,以数据形式对信号进行采集,变换,滤波,估值,增强,压缩,识别等处理,以得到符合人们需要的信号形式。数字信号处理是以众多科学为理论基础的,他所涉及的范围及其广泛。例如,在数学领域,微积分,概论统计,随机过程,数值分析等都是数字信号处理的基本工具,于网络理论,信号与系统,控制论,通信理论,故障诊断等也密切相关。近来新兴的一些科学,如人工智能,模式识别,神经网络等,都与数字信号处理密不可分。可以说数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础,同时又使自己成为一系列新兴科学的理论基础。 DSP主要应用在数字信号处理中,目的是为了能满足实时信号处理的要求,因此需要将数字信号处理中得常有运用执行的尽可能快,这久决定龙DSP的特点和关键技术。适合数字信号的关键技术:DSP包含乘法器,累加器,特殊地址产生器,领开销循环等;提高处理速度的关键技术:流水线技术,并行处理技术,超常指令,超标量技术,DMA等。从广义上讲,DSP,微处理器和微控制器(单片机)等都属于处理器,可以说DSP是一种cpu。DSP是数据和地址空间分开的哈佛结构。 DSP技术应用到我们的生活的每一个角落,从军用到民用,从航空航天到生产生活,都越来越多地使用DSP. DSP技术在航空方面,主要用于雷达和声纳信号处理;在通信方面,主要用于移动电话,IP电话,ADSL和HFC的信号传输;在控制方面,主要用于电机控制,光驱和硬盘驱动器;在测试/测量方面,主要用于虚拟仪器,自动测试系统,

数字信号处理与数字信号处理器

物理学与信息科学技术专题 第十讲 数字信号处理与数字信号处理器(D SP) 1) 李昌立 1, 董永宏 2 (1 中国科学院声学研究所 北京 100080)(2 闻亭数字系统(北京)有限公司 北京 100085) 摘 要 文章简要介绍了“数字信号处理”与“数字信号处理器(DSP )”的发展历史.在数字信号处理的应用中,实时实现是非常重要的,而DSP 在实时处理中,扮演了一个重要的角色.文章中还介绍了DSP 在实际应用中的一些关键技术,例如DSP 的种类和选型,DSP 的开发工具,实时软件的开发过程等.最后,还介绍了一些DSP 的应用实例,如语音编码器,视频电话和视频会议系统,用于雷达和声纳的DSP 并行处理系统 关键词 数字信号处理器(DSP ),实时信号处理,DSP 开发工具,DSP 并行处理系统. D i g it a l si gna l processi n g and processors L I Chang 2L i 1, DONG Yong 2Hong 2 (1Institute of Acoustics ,Chinese A cade m y of Sciences,B eijing 100080,China ) (2W intech D igitalsyste m s Technology corp,B eijing 100085,China ) Abstract The history of digital signal p r ocessing and the digital signal p r ocess or (DSP )is reviewed .A s is well known,real -ti me i mp lementation is crucial in the app licati ons of digital signal p rocessing in which the DSP p lays an i m portant role .Certain key techniques,such as the types and type selecti on of DSPs,their devel 2opment equipment,real -ti me s oft ware development and s o on are then described .Finally,s ome p ractical ap 2p licati ons such as s peech coding hardware,video telephone and video conference system s,DSP parallel p ro 2cessing system s for s onar and radar are als o described Keywords digital signal p r ocess or,real -ti me signal p r ocessing .development equi pment,parallel p r ocess 2ing system 1) 该专题的第一至第九讲分别发表于2005年第1—8期,第12期 《物理》———编者注 2005-09-27收到初稿,2006-03-14修回  通讯联系人.Email:li_chang_li_cn@hot m ail .com 1 数字信号处理与数字信号处理器(DSP )发展史的简要回顾[1—3] DSP 既是D igital Signal Pr ocessing 的缩写,也是D igital Signal Pr ocess or 的缩写,前者是指数字信号 处理的理论和方法,后者则是指用于数字信号处理的可编程微处理器.我们所说的DSP 技术,一般是指将DSP 处理器用于完成数字信号处理的方法和技术. 自从1965年库利(Cooley )和图基(Tukey )在 《计算数学》(《Mathe matic of Computati on 》 )上发表了《用机器计算复序列傅里叶级数的一种方法》一文以后,接着又有人发表了在计算机上用差分方程实现滤波器的算法,以及用计算机设计数字滤波器 的各种方法.此后,“数字信号处理”这一分支学科迅速发展,逐渐形成了一整套较为完整的学科领域和理论体系.到今天,“数字技术”已经渗透到各行各业,成为了高新技术的代名词.很多传统产业采用

天气雷达回波模拟系统的设计与实现

天气雷达回波模拟系统的设计与实现 摘要:天气雷达回波模拟系统能够成功模拟出具有真实天气目标特征的回波信号,利用这种回波信号可以实现在实验室环境中完成本需在外场试验条件下才可以进行的雷达性能测试。首先介绍了天气雷达回波模拟的原理,设计出回波模拟流程图,其次给出了回波模拟硬件平台的设计及模拟软件实现的思路,最后根据真实天气回波的特征等信息生成模拟回波图,并对模拟前后的回波图进行对比分析。 关键词:天气雷达;回波;信号模拟 0 引言 在现代地基主动气象遥感领域,多普勒天气雷达占据着重要的地位,特别是在对一些突发性、灾害性等中小尺度天气过程的捕获与跟踪时,其较高的时间与空间分辨能力就显得越来越重要[1]。随着多普勒天气雷达在气象探测业务运行中的广泛使用,在雷达的研发与维护过程中,对雷达的性能进行完整测试就显得非常重要[2]。由于实验条件及天气状况等因素的影响,要在完全真实的天气过程的环境中对雷达各个模块及系统进行测试将非常困难。国内现阶段对雷达接收机性能测试所采用的方法一般是给其提供一个不具有天气目标回波特征的单一频率的信号,这些信号能够通过测量系统通道的技术参数来验证系统硬件的性能。但由于这些测试信号不具有天气信号的时频特征,故测试结果仍与处理真实天气回波时的状态存在差异。而将实时天气目标回波作为接收机的测试信号的方法却有成本过高、测试过程复杂、所需时间长等缺点。除此之外,由于实时气象目标的参数是不可控的,所以这种方法不能实现对接收机性能参数的定量测试。如果能够模拟产生具有真实天气目标特征的雷达回波信号,就可以在实验室环境中模拟完成外场试验所需的测试,同时也可以降低测试成本,缩短研发周期,提高工作效率[3]。除此之外,对模拟回波的参数进行控制,可以实现定量测试,进而可对接收机及后端的信号处理算法进行验证。 1 天气回波信号模拟的原理 由于天气目标的径向移动会造成接收信号的频率相对于发射信号的频率存在一定的频移(多普勒频移),即天气雷达回波信号可以看成原始发射信号在时间上的延迟并且频谱进行搬移后的一个时间序列,这就是回波信号模拟的基本原理[4]。 ZRNIC D S[5]在总结了滤波器法与快速卷积法等模拟算法后,从天气雷达回波信号的功率谱的角度,提出了简单实用的基于谱模型的直接拟合法。气象回波的功率谱密度函数为Pn(f): 其中,pr为回波的功率,fd为多普勒频率,f为频率标准差,PRF为脉冲重复频率,N 为样本个数。 由气象雷达方程及相关理论可知:pr=CZ/r2,fd=2vr。其中,C为雷达常数,只与雷达系统的参数有关;Z为反射率因子;r为气象目标与雷达站的径向距离;vr、v分别为径向速度和速度谱宽;为雷达发射电磁波波长。 为了模拟出具有真实回波信号的频谱特性,需要在式(1)中加入噪声,然后进行随机化可得式(4): 式中,随机变量rnd在区间[0,1]上具有均匀分布,PN(f)为每秒钟噪声总功率,则PN(f)/PRF为噪声功率谱密度。 为了获取回波信号的复频谱特征,需要在Pn(f)中引入0~2π变化的随机相位谱?渍n(f)=rnd·2π/rndmax,即可以构成回波信号的复频谱,然后将其进行离散傅里叶逆变换(IDFT)得到对应的时间序列sn:

数字信号处理的应用

精心整理 数字信号处理的应用 电子信息工程xxxx 班 xxx 系。 DSP 1.1DSP 技术在电力系统模拟量采集和测量中的应用 计算机进入电力系统调度后,引入了EMS /DMS /SCADA 的概念,而电力系统数据采集和测量是SCADA 的基础部分。传统的模拟量的采集和获得,通过变送器将一次PT 和CT 的电气量变为直流量,再进行A/D 转换送给计算机。应用了交流采样技术以后,经过二次PT 、CT 的变换后,直接对每周波的多点采样值采用DSP 处理算

法进行计算,得到电压和电流的有效值和相角,免去了变送器环节。这不仅使得分散布置的分布式RTU很快地发展起来,而且还为变电站自动化提供了功能综合优化的手段。 1.2DSP在继电保护中的应用 到目前为止,应用于我国电力系统的微机保护产品采用的CPU大多为单片机,由于受硬件资源及计算功能的限制,其采样能力及采样速度很难令人满意。因此, 能力和 操作, 集成 在冗 技术。 2DSP已成为数字通讯技术领域的核心 2.1DSP在多媒体通信中的应用 多媒体包括文字、语言、图像、图形和数据等媒体。多媒体信息中绝大部分是视频数据和音频数据,而数字化的音、视频数据的数据量是非常庞大的,只有采用

先进的压缩编码算法其进行压缩,节省存储空间,提高通信线路的传输效率,才能使高速的多媒体通信系统成为可能。多媒体通信要求多媒体网络终端应能快速处理信息,并具有较强的交互性。因此,DSP在语音编码、图象压缩与还原的语音通信中得到了成功的应用。如今的DSP基本能实时实现大部分已形成国际标准的语音编解码算法与协议。移动通信中的语音压缩和调制解调器也大量采用DSP。现代DSP完全有能力实现中、低速的移频键控、相移键控的调制与解调以及正交调幅调制与解调 等。 DSP 来 3.1DSP在超精密机床伺服控制方面的应用 高速高精度多轴数控加工中,在超精密机床伺服控制方面,为使机床工作台达到亚微米级的线性运动精度,DSP技术的引入显得极为必要。精细化的控制单位、以微小程序段实现连续进给,已成为超精密数控加工的显着特点,超精数控加工的插补周期已经达到毫秒级。大数据量、高精度的插补运算和控制,要求计算机系统能

东大14秋学期数字信号处理器原理及应用(B)答案

学习中心: 院校学号: 姓名 课程名称: 数字信号处理器原理及应用 1 东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 数字信号处理器原理及应用 试 卷(作业考核 线下) B 卷(共 4 页) 1. 数字信号处理器(DSP )主要针对描述连续信号的模拟信号进行运算。( 对 ) 2. DSP 是在数字信号变换成模拟信号以后进行高速实时处理的专用处理器。( 对 ) 3. 定点与浮点DSP 的基本差异在于它们各自表达的数值范围不同 。( 错 ) 4. Q30格式的数据可以表达ππ~-之间的范围。( 错 ) 5. 当采用双电源器件芯片设计系统时,需要考虑系统上电或掉电操作过程中内核和IO 供电 的相对电压和上电次序。 ( 对 ) 6. F2812处理器的所有外设寄存器全部分组为外设帧PF0,PF1和PF2。这些帧都映射到处 理器的数据区。( 对 ) 7. 当捕获单元完成一个捕获时,在FIFO 中至少有一个有效的值,如果中断未被屏蔽,中断 标志位置位,产生一个外设中断请求。( 对 ) 8. CAN 的基本协议只有物理层协议和网络层协议。( 错 ) 9. 多处理器通信方式主要包括空唤醒(idle-line )或地址位(address bit)两种多处理器通信模 式。( 错 ) 10. 在TMS320F2812数字信号处理器中,ADC 模块是一个12位带流水线的模数转换器。 ( 对 ) 二、选择题(2分/题) 1.为避免产生短通状态可以采用两种方法:调整功率管或者 A A 调整PWM 控制信号 B 调整CPU 频率 C 调整通信速率 D 调整系统时间 2.光电编码器,是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成 B 的传感器 A 模拟量 B 脉冲或数字量 C 通信数据 D 输入数据 3.当电机轴上的光电编码器产生正交编码脉冲时,可以通过两路脉冲的先后次序确定电机的 A A 转动方向 B 角位置 C 角速度 D 线速度 4.当使用正弦调整时,PWM 产生的交流电机的电流对称PWM 信号与非对称的PWM 信号相比 C A 非对称PWM 信号小 B 一样大 C 对称PWM 信号小 D 不确定 5.如果不明原因使CPU 进入死循环,而不进行看门狗复位,看门狗将产生一个 D 信号 A 警告 B 错误 C 提示 D 复位 6.TMS320F2812的串口SCI 的数据帧包括 A 个起始位 A 2 B 1 C 0 D 1.5 7.TMS320F2812 的ADC 模块有 A 采样和保持(S/H)器 A 两个 B 一个 C 四个 D 三个 8.当PWM 输出为低电平有效时,它的极性与相关的非对称/对称波形发生器的极性 B A 无关 B 相反 C 相等 D 相同 9.在电机控制系统中,PWM 信号控制功率开关器件的导通和关闭,功率器件为电机的绕组提

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