基于ADSP21161的比相測(cè)距雷達(dá)跟蹤控制

　　對(duì)x0(n)和x1(n)分別做FFF處理，搜索出譜峰位置。根據(jù)譜峰位置可求得目標(biāo)的徑向速度，求出譜峰位置的相位。利用兩者的相位差即可確定目標(biāo)對(duì)應(yīng)的距離。[next]

　　3 跟蹤控制設(shè)計(jì)的軟硬件設(shè)計(jì)

　　跟蹤控制系統(tǒng)能實(shí)時(shí)給出目標(biāo)的速度、距離、角度和信噪比等信息，并能對(duì)雷達(dá)伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制，以使雷達(dá)波束始終跟蹤住目標(biāo)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　3．1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　跟蹤控制系統(tǒng)硬件原理框圖如圖2所示，它主要包括數(shù)據(jù)鎖存電路、FIFO存儲(chǔ)電路、計(jì)數(shù)控制電路、DSP最小系統(tǒng)四大部分，其中DSP最小系統(tǒng)又包括ADSP21161、EEPROM和SDRAM三個(gè)主要組成部分。

　　前端的數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行混頻、濾波、A／D轉(zhuǎn)換等一系列處理后，輸出時(shí)域離散的多普勒頻移信號(hào)。數(shù)據(jù)鎖存電路對(duì)前端輸入的離散多普勒頻移信號(hào)進(jìn)行鎖存，將需要的數(shù)據(jù)寫(xiě)入FIFO存儲(chǔ)電路。FIFO存儲(chǔ)電路主要用于存儲(chǔ)ADSP21161所需的處理數(shù)據(jù)，它要受計(jì)數(shù)控制電路的控制。當(dāng)計(jì)數(shù)控制電路達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)值時(shí)，F(xiàn)IFO停止寫(xiě)入數(shù)據(jù)，同時(shí)計(jì)數(shù)控制電路向DSP發(fā)出一個(gè)中斷信號(hào)。測(cè)量開(kāi)始的時(shí)候，ADSP21161從嵌入式微機(jī)接收一組控制參數(shù)，并對(duì)計(jì)數(shù)控制電路進(jìn)行初始化。在接收到計(jì)數(shù)控制電路發(fā)出的中斷信號(hào)時(shí)，ADSP21161開(kāi)始從FIFO存儲(chǔ)電路讀取經(jīng)預(yù)處理后的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行FFF等一系列的數(shù)字信號(hào)處理，最后得出目標(biāo)的速度、相位差和信噪比等參數(shù)，并利用ADSP21161的主機(jī)接口將這些結(jié)果參數(shù)發(fā)送到嵌入式微機(jī)，計(jì)算出俯仰和方位誤差角之后送往伺服系統(tǒng)，以使雷達(dá)始終跟蹤住目標(biāo)，并在終端上實(shí)時(shí)顯示目標(biāo)的有關(guān)參數(shù)。EEPROM用于存儲(chǔ)ADSP21161的軟件代碼及程序所需的一些數(shù)據(jù)。SDRAM則用于解決實(shí)時(shí)信號(hào)處理過(guò)程中ADSP21161片內(nèi)存儲(chǔ)器容量不夠的問(wèn)題。

　　3．2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　跟蹤控制系統(tǒng)的軟件流程如圖3所示。所有的程序代碼都存儲(chǔ)在EEPROM中，系統(tǒng)上電后，ADSP21161通過(guò)BMS引腳信號(hào)自動(dòng)選擇EEPROM自動(dòng)加載程序。

　　程序引導(dǎo)完成之后，ADSP21161首先通過(guò)雙口RAM從嵌入式微機(jī)接收一組控制參數(shù)，主要包括FFT運(yùn)算點(diǎn)數(shù)等。然后初始化計(jì)數(shù)控制電路，當(dāng)FIFO中的數(shù)據(jù)達(dá)到運(yùn)算要求時(shí)，計(jì)數(shù)控制電路給ADSP21161發(fā)送一個(gè)中斷信號(hào)，此時(shí)ADSP21161才開(kāi)始從FIFO存儲(chǔ)器中讀取經(jīng)預(yù)處理后的目標(biāo)回波數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集完成后，為了降低旁瓣，在FFT運(yùn)算之前要對(duì)原始數(shù)據(jù)加窗，然后開(kāi)始FFT運(yùn)算。加窗所需的窗函數(shù)和FFT運(yùn)算所需的旋轉(zhuǎn)因子開(kāi)始都放置在EEPROM中，在程序引導(dǎo)完成之后利用DMA將它們導(dǎo)入SDRAM。

　　根據(jù)實(shí)際使用情況的不同，為了達(dá)到最佳的處理效果，可以改變FFT點(diǎn)數(shù)。在1024點(diǎn)FFT等點(diǎn)數(shù)比較小的情況下，所有的處理都能在SRAM中完成，此時(shí)FFT采用按時(shí)域抽取的基-2算法。在16384點(diǎn)FFT等點(diǎn)數(shù)比較大的情況下，SRAM的容量不足以一次完成所有的處理，這時(shí)的FYT采用先頻域抽取，再時(shí)域抽取，最后重新排序以得到FFT輸出結(jié)果的正常位序。

　　ADSP21161能夠直接訪問(wèn)SDRAM。但在FFF點(diǎn)數(shù)比較大的情況下，在SRAM和SDRAM之間經(jīng)常有大量的數(shù)據(jù)需要交換，若采用CPU直接訪問(wèn)SDRAM的方式傳輸，不管是隨機(jī)訪問(wèn)SDRAM還是以連續(xù)的地址訪問(wèn)SDRAM，在SDRAM最高工作頻率為166MHz下的情況測(cè)試的結(jié)果為需要大約13個(gè)指令周期傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)。如果采用DMA方式傳輸數(shù)據(jù)，同樣的條件下，傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)只需要一個(gè)指令周期。而且，采用DMA方式傳輸數(shù)據(jù)還可以充分利用DMA傳輸和CPU運(yùn)算的并行性，從而進(jìn)一步提高處理效率。另外，ADSP21161支持鏈?zhǔn)紻MA，可以在不中斷CPU運(yùn)算的情況下自動(dòng)傳輸多段數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的傳輸盡可能都采用DMA方式。