动态可重构在雷达工作模式切换中的应用-论文.pdf

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1、第28卷第5期空军预警学院学报Vol.28No.52014年10月JournalofAirForceEarlyWarningAcademyOct.2014DOI:10.3969/j.issn.2095-5839.2014.05.010动态可重构在雷达工作模式切换中的应用魏昱，李跃华，张金林（空军预警学院，武汉430019）摘要：现代雷达要求雷达信号处理机中的电路系统具有信号处理能力强、体积小、工作模式灵活多样等特点，而当前雷达工作模式切换方式无法满足这种要求．为此，利用FPGA的动态可重构技术，提出了

2、一种动态可重构的雷达工作模式切换方法，并以SOPC方式进行系统实现．实现结果表明，该切换方法与其他三种方法相比，减小了设备硬件资源，提高了切换的实时性，满足了雷达信号处理的需要．关键词：现场可编程门阵列；动态可重构；雷达工作模式切换；动目标显示；动目标检测；片上可编程系统中图分类号：TN95；TP368.1文献标志码：A文章编号：2095-5839(2014)05-0351-004现代雷达往往是集多功能于一身的综合换时，仅对某条通道的数据进行选择即可．其优体，以满足不同作战任务、不同战场环境以及不点在

3、于切换速度很快，切换时间仅仅与开关切换同探测目标的相应需求．这就要求雷达具有多时间有关．但由于MTI、MTD模块同时存在于种工作模式，并能在各种工作模式之间进行实时电路中，消耗了大量的硬件资源，增大了设备总切换，还要求雷达信号处理机中的电路系统具有体积．当信号处理机具有更多的信号处理模式信号处理能力强、体积小、工作模式灵活多样等(如PD模式等)时，其消耗硬件资源还将进一步特点．然而，雷达信号处理机中的电路系统往往增加．采取3种方式来实现这种切换：①基于传统硬件MTI模块数技术的开关切换方式，要求系统拥

4、有多套并行的A/D转换后据送数据的数字信号选处理单元信号处理系统，导致设备资源消耗过大；②基于MTD模块择DSP软件处理技术的软件切换方式，对FPGA的图1开关切换方式原理利用率较低；③基于静态重构技术的静态重构切1.2软件切换方式换方式，静态重构的切换速度很慢．它们都无法软件切换方式需要FPGA外接DSP芯片或满足现代武器装备体积小、实时性强的要求．者使用FPGA内嵌的DSP内核．这时，FPGA剩动态可重构技术是在FPGA运行的过程中，余的逻辑资源仅完成接口转换、信号预处理等较实时、动态地对FPGA

5、的部分或全部资源进行重为简单的功能，由DSP处理器完成主要的信号处新配置，以实现不同的硬件功能，进而实现模式理任务．MTI与MTD工作模式进行切换时，仅切换．该技术兼具硬件的高效性与软件的灵活需要改变DSP的工作指令．该方式切换时间与性，能有效减小设备体积、提高实时性．该技术指令运行时间有关，切换速度快、灵活性较强．已经越来越普遍地应用于电路系统中．但在雷但是，外接DSP专用处理芯片时，FPGA的资源达装备方面，动态可重构技术的研究与应用较利用率较低，有时需外接其他配套使用设备使少．为此，论文提出了一

6、种基于动态可重构技术用，系统整体的体积、功耗有很大限制；内嵌DSP的雷达工作模式切换方法．核时，存在FPGA资源消耗过大的问题．1.3静态重构切换方式1传统雷达MTI与MTD工作模式切换静态重构切换方式在进行雷达工作模式切1.1开关切换方式换时，重新配置FPGA所有的逻辑资源．该方式开关切换方式原理如图1所示．该实现方切换速度与系统的配置速度有关，切换速度很法为目前雷达信号处理工作模式切换的主要方慢，且不能在信号处理机工作时进行模式切换．法．该方式利用双通道，同时进行动目标显示在教学训练中可使用该方式

7、，以节约硬件资源，(MTI)和动目标检测(MTD)信号处理．在模式切但实际雷达工作模式切换中应用较少．收稿日期：2014-07-08作者简介：魏昱(1989-)，男，硕士生，主要从事FPGA局部动态可重构研究.352空军预警学院学报2014年结束以后，MTI模式的动态模块变为MTD模式2基于动态可重构技术的MTI与MTD工的动态模块，系统整体完成模式切换．MTD切作模式切换换至MTI工作模式与此相同．2.2控制流程2.1切换原理动态可重构信号处理机工作流程如图3所基于模块的动态可重构方法是在系统运行示

8、．在需要进行模式切换时，首先系统或操作人时，以模块为单位，对FPGA的资源进行重新配员下达模式切换的相关指令，控制模块接受准备置．将整个系统分为2个模块：需要重新配置的进行模式切换的信号，并被告知切换为何种工作部分作为动态模块，系统其余部分作为静态模模式．然后控制模块将动态模块锁定，静态模块块．重构时，FPGA读取事先存储在Flash里的配照常工作，而动态模块停止工作．同时，动态模置数据，对动态模块进行重新配置，静态模块继块的输入、输出被锁定，准备进行重