基于Reworks平台的点迹处理设计实现

郑莹莹

【摘 要】针对雷达回波信号经过脉冲压缩、滤波、恒虚警检测、波束内距离凝聚后形成的大容量的原始点迹数据，以及当前雷达系统实时性和高可靠性的要求，本文给出了一种在实时操作系统Reworks平台下建立某无源雷达点迹数据精细化处理系统的设计方案，实际工程实现表明该方案是可行的。

【关键词】Reworks；精细化点迹处理；波束相关

0 引言

随着现代雷达信号处理需要处理的输出量日益增加，以及大容量数据对系统实时性和高可靠性的要求，一个性能良好的点迹处理系统是保证航迹信息准确与可靠的前提条件。本文以Reworks为开发平台，设计了一种雷达点迹处理系统，经过实际运行，该系统达到了良好的点迹数据精细化处理效果，证明了在现代雷达中的实用性。

1 Reworks开发环境的实现

ReWorks嵌入式操作系统是中国电子科技集团公司第三十二研究所自主研制的、第一个提供VxWorks容接口的嵌入式实时操作系统，采用面向对象和微内核技术开发，特别提供了VxWorks兼容层[1]。该系统是一个高可靠、强实时嵌入式实时操作系统，采用微内核及组件技术，能根据应用需要对操作系统内核进行配置、裁剪、扩展与定制，具备较强的伸缩能力。

ReDe 作为ReWorks 操作系统的集成开发环境，提供了图形化的实时应用开发平台，它包含一套完整的面向嵌入式系统的开发和调试工具，方便了用户对于程序的调试和评估。如图1所示。

2 算法处理流程及实现

雷达的点迹精细化处理随雷达系统的工作方式及工作参数的不同，需要处理的数据内容及处理的具体方法也不尽同，常规雷达点迹处理主要按照PD模式、MTD和MTI模式进行处理。雷达回波在DSP板卡中经脉冲压缩、滤波、恒虚警检测以及波束内点迹处理后，形成具有空间位置信息、幅度值、相对时间、相邻距离单元幅度值、频道数等参数的原始点迹数据。通常实际工程应用中，点迹数据处理一般采取三种处理方式[2]：通用计算机处理、DSP 芯片处理、DSP 芯片和通用计算机分别处理。本雷达系统作为无源雷达系统，信号处理具有多个分机，每个分机由8块DSP板卡、1块交叉开关板、一块DBF板卡以及一块龙芯3A计算机板卡组成，系统原始点迹数据由FPGA录入FIFO 存储器，向计算机板卡传输并进行处理。

点迹精细化处理流程如图2示，主要功能包括点迹预处理、波束相关处理2个部分。点迹预处理通过对信号处理分机的各DSP板卡的查询，接收信号处理送来的波束内凝聚的原始点迹参数信息，验证数据的合法性，进行点迹预处理；波束相关处理则进行相同频点波束间点迹凝聚算法处理，按照一定的准则滤除杂波信息，提取目标所在的相关波束信息计算波束角度信息，并根据传输协议，以CPI 为单位发送点迹报文到航迹处理。

2.1 点迹预处理

一般FPGA传输数据有中断传送方式和查询传送方式。在常规雷达嵌入式系统中，FPGA传输数据给计算机通常采用中断传送方式，当外设还没有准备好时，允许计算机与外设、甚至是多个外设同时工作，提高了计算机的工作效率，但是因为中断传送方式是由计算机通过指令来传送的。每次中断，都需要进行保护断点、保护现场、传送数据、存储数据以及最后恢复现场、返回主程序等操作，需要执行多条指令，使得传送一个字节需要几十微秒的时间，这对于多个高速的外部设备与内存间的信息交换来说，不仅降低了传输效率，还会造成数据的丢失，数据传输的可靠性不能得到保证[3]。因此，本雷达嵌入式系统采用查询传送方式对每个分机的8块DSP板卡进行查询，查看外设板卡的数据地址是否发生改变即数据缓冲区是否已经被原始点迹数据填充，如果寄存器地址发生改变，表明原始点迹数据已经生成，计算机则进行读取，并将数据转存至计算机开辟的多个缓区。本系统开辟了4个缓存环形存储接收数据，对原始的点迹数据进行有效性判别，按照不同CPI顺序和波束顺序存放在相应的缓区。

2.2 波束相关处理

原始点迹数据中不仅包含真实的目标点迹，还包含了相当数量的固定目标点迹和假目标点迹，需要进行CPI 内的多个波束相关性处理。本雷达系统1个CPI内共有112个波束，相同频点的波束最多为56个，CPI 内的波束相关处理等同于通常意义下的同频点同距离同频道的点迹凝聚。本系统采用峰值法对假定为同一目标在相近距离和相邻频道产生的不同的点迹数据求取其回波幅度值、多普勒频道号等参数的峰值。并根据目标的幅度信息以及相邻波束相同距离单元的的幅度信息进行两波束或三波束的目标角度测量，按照点迹相关准则，滤除只在一个波束域内出现的假目标。将最终形成的点迹数据存入数据输出缓区，按照协议传输给航迹处理。

3 结束语

本文主要针对目前雷达原始点迹数据实时性和大容量的需求，给出了一种以Reworks平台实现点迹处理的方案。经过实际工程验证，该方案达到了良好的检测效果，证明了其在工程应用中的可行性。

【参考文献】

[1]管洋，戚正伟.ReWorks嵌入式操作系统在船舶PMS上的应用[J].船舶工程，2010，1.

[2]吕雁，史林，杨万海.SIRP 法相干相关K 分布雷达杂波的建模与仿真[J].现代雷达，2002，24（2）：13-16.

[3]伍贻轩.基于FPGA的数据处理与传输系统研究[D].南京理工大学，2007.

[责任编辑：杨玉洁]