基于多核DSP的超宽带雷达成像算法实时实现技术研究

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超宽带(UWB)雷达作为一种新型近距离探测雷达,在地质勘探、生命检测等方面有着广泛的应用,尤其在目标识别、产品检测、近距离目标探测和目标成像等众多领域显示出巨大的潜力。但是超宽带雷达成像的信号处理数据具有吞吐量巨大、实时性要求高等特点,传统的信号处理系统大多是基于FPGA或单核DSP架构,其处理能力已经不能满足当前发展需要。为此,本文以多核DSP为成像算法处理平台,围绕BP雷达成像算法并行化实现的相关问题,从BP成像算法的并行化设计方法以及基于多核架构的多任务并行处理设计等方面开展研究,主要研究工作包括以下几个方面:  1.根据超宽带雷达成像技术,首先分析了超宽带信号,选择冲激脉冲信号形式的超宽带雷达对目标信息进行采集,针对超宽带雷达成像方法,详细分析了BP成像算法基本原理,并对算法计算复杂度进行了详细的分析,以便后期对其算法并行化设计。  2.针对传统的雷达信号串行处理方式中存在的资源消耗大,运算时间久,较难满足成像的实时性要求等实现技术问题,提出一种BP成像算法特性的并行化任务处理的方法。该方法在并行程序设计思想的基础之上,根据BP成像算法各通道间计算任务独立的特性,设计以通道数划分任务的并行化方案,把各通道计算任务分块处理,并以主从模式的任务架构进行任务块的通信整合。该方法将计算任务平均化,提高了处理速率。  3. 针对超宽带雷达成像系统中信号处理的核心单元采用单核DSP而导致的效率低、功耗大、难以执行并行化任务以及无法适应高实时性的设备需求的问题,构建一种高性能并行化处理的BP成像系统平台。该平台以多核DSP为主要处理器件,利用多核架构的优势,依据BP成像算法并行化设计方法和BP成像算法原始数据的特点,通过对核间通信策略设计、数据存储方案设计,以及以太网高速传输接口的设计,完成了BP成像算法的并行化实现。结果表明,该BP成像系统平台处理速率为单核处理的7倍,极大的提高了BP成像算法的处理性能,满足了成像系统实时性的要求。
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