基于MPC8640D的副瓣对消设计与实现

1、    基于mpc8640d的副瓣对消设计与实现    王艳丽窦泽华摘 要本文基于高速处理器mpc8640d芯片，设计并实现了雷达副瓣对消功能。该工程应用具有设备成本低、软件集成度高、可重构性强等优点，已经开始用于雷达系统的小型化电子设备中。【关键词】mpc8640d 高速处理器 副瓣对消传统的副瓣对消功能基于fpfa平台实现，编程和调试比较缓慢，不够灵活，可扩展性及通用性不够好。本文基于mpc8640d平台的副瓣对消实现方法，采用通用化的设计思想、开放性的标准、可配置性的设计，满足现代雷达系统小型化、综合化、智能化的需求。1 副瓣对消的基本原理自适应数

2、字副瓣对消技术实际是空间上的自适应滤波，使天线的方向性图在有干扰方向呈现阻态特性，从而使来自天线副瓣的干扰衰减到最小，以达到抗副瓣干扰的作用。本雷达设有4个副天线，其副瓣对消原理如图1所示。为了达到将主天线通道内的干扰消去，首先要采用几个副天线来采集同一个干扰的样值，从而对各个副天线干扰信号加权不同的权系数w，使得最后在主通道中把干扰减去。先对各副天线干扰采样，求出副天线干扰的协方差矩阵m，这是一个n×n的方阵，n为副天线的个数，再对主天线干扰采样求出主副天线干扰的相关矢量r，r为1×n的列向量，设w为各副天线权系数矩阵w=w1，w2，wn，由最佳相消时干扰输出为零，得式（

3、1）的矢量表达式：r=mn （1）将式（1）两边同乘以m-1 （m-1为m的逆矩阵）得最佳权系数矢量：w=m-1r （2）2 mpc8640d处理器mpc8640d处理器是freescale公司g6代双核处理器，目前已在国外信号处理和数据处理中采用。mpc8640d具有工作主频1.0ghz、64kbyte l1指令/数据cache、1mbyte l2 cache、采用altevec矢量处理技术及最高32gflops处理能力。其功能框图如图2所示。3 基于mpc8640d的副瓣对消设计与实现基于mpc8640d的软件设计采用c语言编程，调用altivec矢量库函数来实现副瓣对消自适应权值计算及自

4、适应对消处理，完全可满足系统实时性要求。本雷达采用4个副通道对4个主通道进行副瓣对消处理，数据通过率为32m浮点（复数点）。硬件系统框图及资源分配如图3所示。预处理模块接收雷达中频ad采样的雷达回波数据，完成通道数据的拆分和重组、数据的定点转浮点运算和副瓣对消的权值计算。利用两片mpc8640d处理器的4个处理核，分4段完成一次雷达回波加权对消处理，4个核的副瓣对消模块代码完全复用。对于其他雷达，可以根据通道数以及数据长度来增减硬件模块实现。软件设计采用模块化设计思想，为提高处理速度，程序架构采用并行处理架构。主程序流程图如图4。如图4所示，程序中任务与核绑定，任务之间采用信号量通信机制，实现

5、多任务并行处理，充分发挥双核的优势。4 结束语本文基于新一代高性能双核处理器mpc8640d对副瓣对消功能进行了设计与实现，采用模块化的软件设计，具有集成度高，可重构性强等优点，极大地节省了开发周期与设备成本。该方法在实际工程应用中通过率高达32m浮点（复数点），已经成功应用于多个雷达，并且正在雷达等系统的小型化电子设备中逐步推广。参考文献1王峰，傅有光，孟兵，杨建军.非因果空时二维副瓣干扰对消算法及性能研究j.现代雷达，2007，29（4）：43-45.2freescale inc.mpc8640d microprocessor family user's manualm.arizo

6、na： freescale inc，2010.3freescale inc.mpc8641 design checklistm.arizona：freeseale inc，2011.4孔祥营，柏桂枝.嵌入式实时操作系统vxworks及其开发环境tornadom.北京：中国电力出版社，2001.作者简介王艳丽（1981-），女，现为南京电子技术研究所工程师。研究方向为雷达信号处理。窦泽华（1983-），男，现为南京电子技术研究所工程师。研究方向为雷达信号处理。作者单位南京电子技术研究所 江苏省南京市 210039endprint摘 要本文基于高速处理器mpc8640d芯片，设计并实现了雷达副瓣对

7、消功能。该工程应用具有设备成本低、软件集成度高、可重构性强等优点，已经开始用于雷达系统的小型化电子设备中。【关键词】mpc8640d 高速处理器 副瓣对消传统的副瓣对消功能基于fpfa平台实现，编程和调试比较缓慢，不够灵活，可扩展性及通用性不够好。本文基于mpc8640d平台的副瓣对消实现方法，采用通用化的设计思想、开放性的标准、可配置性的设计，满足现代雷达系统小型化、综合化、智能化的需求。1 副瓣对消的基本原理自适应数字副瓣对消技术实际是空间上的自适应滤波，使天线的方向性图在有干扰方向呈现阻态特性，从而使来自天线副瓣的干扰衰减到最小，以达到抗副瓣干扰的作用。本雷达设有4个副天线，其副瓣对消原

8、理如图1所示。为了达到将主天线通道内的干扰消去，首先要采用几个副天线来采集同一个干扰的样值，从而对各个副天线干扰信号加权不同的权系数w，使得最后在主通道中把干扰减去。先对各副天线干扰采样，求出副天线干扰的协方差矩阵m，这是一个n×n的方阵，n为副天线的个数，再对主天线干扰采样求出主副天线干扰的相关矢量r，r为1×n的列向量，设w为各副天线权系数矩阵w=w1，w2，wn，由最佳相消时干扰输出为零，得式（1）的矢量表达式：r=mn （1）将式（1）两边同乘以m-1 （m-1为m的逆矩阵）得最佳权系数矢量：w=m-1r （2）2 mpc8640d处理器mpc8640d处理器是fr

9、eescale公司g6代双核处理器，目前已在国外信号处理和数据处理中采用。mpc8640d具有工作主频1.0ghz、64kbyte l1指令/数据cache、1mbyte l2 cache、采用altevec矢量处理技术及最高32gflops处理能力。其功能框图如图2所示。3 基于mpc8640d的副瓣对消设计与实现基于mpc8640d的软件设计采用c语言编程，调用altivec矢量库函数来实现副瓣对消自适应权值计算及自适应对消处理，完全可满足系统实时性要求。本雷达采用4个副通道对4个主通道进行副瓣对消处理，数据通过率为32m浮点（复数点）。硬件系统框图及资源分配如图3所示。预处理模块接收雷达

10、中频ad采样的雷达回波数据，完成通道数据的拆分和重组、数据的定点转浮点运算和副瓣对消的权值计算。利用两片mpc8640d处理器的4个处理核，分4段完成一次雷达回波加权对消处理，4个核的副瓣对消模块代码完全复用。对于其他雷达，可以根据通道数以及数据长度来增减硬件模块实现。软件设计采用模块化设计思想，为提高处理速度，程序架构采用并行处理架构。主程序流程图如图4。如图4所示，程序中任务与核绑定，任务之间采用信号量通信机制，实现多任务并行处理，充分发挥双核的优势。4 结束语本文基于新一代高性能双核处理器mpc8640d对副瓣对消功能进行了设计与实现，采用模块化的软件设计，具有集成度高，可重构性强等优点

11、，极大地节省了开发周期与设备成本。该方法在实际工程应用中通过率高达32m浮点（复数点），已经成功应用于多个雷达，并且正在雷达等系统的小型化电子设备中逐步推广。参考文献1王峰，傅有光，孟兵，杨建军.非因果空时二维副瓣干扰对消算法及性能研究j.现代雷达，2007，29（4）：43-45.2freescale inc.mpc8640d microprocessor family user's manualm.arizona： freescale inc，2010.3freescale inc.mpc8641 design checklistm.arizona：freeseale inc，20

12、11.4孔祥营，柏桂枝.嵌入式实时操作系统vxworks及其开发环境tornadom.北京：中国电力出版社，2001.作者简介王艳丽（1981-），女，现为南京电子技术研究所工程师。研究方向为雷达信号处理。窦泽华（1983-），男，现为南京电子技术研究所工程师。研究方向为雷达信号处理。作者单位南京电子技术研究所 江苏省南京市 210039endprint摘 要本文基于高速处理器mpc8640d芯片，设计并实现了雷达副瓣对消功能。该工程应用具有设备成本低、软件集成度高、可重构性强等优点，已经开始用于雷达系统的小型化电子设备中。【关键词】mpc8640d 高速处理器 副瓣对消传统的副瓣对消功能基于

13、fpfa平台实现，编程和调试比较缓慢，不够灵活，可扩展性及通用性不够好。本文基于mpc8640d平台的副瓣对消实现方法，采用通用化的设计思想、开放性的标准、可配置性的设计，满足现代雷达系统小型化、综合化、智能化的需求。1 副瓣对消的基本原理自适应数字副瓣对消技术实际是空间上的自适应滤波，使天线的方向性图在有干扰方向呈现阻态特性，从而使来自天线副瓣的干扰衰减到最小，以达到抗副瓣干扰的作用。本雷达设有4个副天线，其副瓣对消原理如图1所示。为了达到将主天线通道内的干扰消去，首先要采用几个副天线来采集同一个干扰的样值，从而对各个副天线干扰信号加权不同的权系数w，使得最后在主通道中把干扰减去。先对各副天

14、线干扰采样，求出副天线干扰的协方差矩阵m，这是一个n×n的方阵，n为副天线的个数，再对主天线干扰采样求出主副天线干扰的相关矢量r，r为1×n的列向量，设w为各副天线权系数矩阵w=w1，w2，wn，由最佳相消时干扰输出为零，得式（1）的矢量表达式：r=mn （1）将式（1）两边同乘以m-1 （m-1为m的逆矩阵）得最佳权系数矢量：w=m-1r （2）2 mpc8640d处理器mpc8640d处理器是freescale公司g6代双核处理器，目前已在国外信号处理和数据处理中采用。mpc8640d具有工作主频1.0ghz、64kbyte l1指令/数据cache、1mbyte l2

15、 cache、采用altevec矢量处理技术及最高32gflops处理能力。其功能框图如图2所示。3 基于mpc8640d的副瓣对消设计与实现基于mpc8640d的软件设计采用c语言编程，调用altivec矢量库函数来实现副瓣对消自适应权值计算及自适应对消处理，完全可满足系统实时性要求。本雷达采用4个副通道对4个主通道进行副瓣对消处理，数据通过率为32m浮点（复数点）。硬件系统框图及资源分配如图3所示。预处理模块接收雷达中频ad采样的雷达回波数据，完成通道数据的拆分和重组、数据的定点转浮点运算和副瓣对消的权值计算。利用两片mpc8640d处理器的4个处理核，分4段完成一次雷达回波加权对消处理，

16、4个核的副瓣对消模块代码完全复用。对于其他雷达，可以根据通道数以及数据长度来增减硬件模块实现。软件设计采用模块化设计思想，为提高处理速度，程序架构采用并行处理架构。主程序流程图如图4。如图4所示，程序中任务与核绑定，任务之间采用信号量通信机制，实现多任务并行处理，充分发挥双核的优势。4 结束语本文基于新一代高性能双核处理器mpc8640d对副瓣对消功能进行了设计与实现，采用模块化的软件设计，具有集成度高，可重构性强等优点，极大地节省了开发周期与设备成本。该方法在实际工程应用中通过率高达32m浮点（复数点），已经成功应用于多个雷达，并且正在雷达等系统的小型化电子设备中逐步推广。参考文献1王峰，傅有光，孟兵，杨建军.非因果空时二维副瓣干扰对消算法及性能研究j.现代雷达，2007，29（4）：43-45.2freescale inc.mpc8640d microprocessor family user's manualm.arizona： freescale inc，2010.3freescale inc.mpc8641 design checklistm.arizona：freeseale inc，2011.4孔祥营，柏桂枝.嵌入式实时操作系统vxworks及其开发环境tornadom.北京：