基于FPGA的多通道雷达数据回放系统设计

为解决雷达实时信号处理功能及性能有效验证问题,文中设计并实现了一种宽窄带一体化、多通道雷达数据回放系统。该系统按雷达工作的时序和数据率将雷达回波数据发送至实时信号处理系统,从而对目标跟踪场景进行复现,实现雷达实时信号处理功能及性能的有效验证。系统硬件平台由磁盘阵列服务器与两块PCIe光纤板组成。基于Xilinx系列产品,结合系统特点对PCIe DMA控制流程及响应机制做进一步调整,实现了服务器到光纤板的雷达回波数据高速批量传输。根据雷达工作机制及回波数据结构,设计FPGA回放控制状态机及相关功能模块,严格按照雷达工作的时序和数据率使雷达回波数据由光纤板传输至实时处理系统。分别设计软件同步控制方法和硬件同步控制方法,保证多板卡数据回放的同步性。测试结果表明,该系统实现了宽、窄带雷达回波数据的板间同步回放,各数据类型分别支持6路并行数据通道,数据回放峰值速率可达1 920 MB·s^-1。文中系统可依托雷达原有硬件平台实现,无需增设板卡和线缆,具有良好的集成性与通用性,目前已被应用于某多功能相控阵雷达中。     

FPGA的多路数据并行录取和时序资源优化

PCIe总线在雷达系统中应用日益广泛,但FPGA内部集成的PCIe硬核数量有限,难以满足雷达并行录取多种数据的需求.为此,本文提出了一种改进的PCIe DMA数据传输方法,利用Xilinx FPGA集成的单个PCIe硬核实现了多路数据在高速传输情况下的并行录取.针对实现过程中遇到的时序问题,提出了采用多级FIFO级联方法进行时序优化.依据Xilinx FPGA的时钟网络特点,对时钟资源进行优化,便于日后系统的扩展和升级.     

基于FPGA的DDR3 SDRAM控制器的设计与优化

为解决超高速采集系统中的数据缓存问题,文中基于Xilinx Kintex-7 FPGA MIG_v1.9 IP核进行了DDR3 SDRAM控制器的编写,分析并提出了提高带宽利用率的方法。最终将其进行类FIFO接口的封装,屏蔽掉了DDR3 IP核复杂的用户接口,为DDR3数据流缓存的实现提供便利。系统测试表明,该设计满足大容量数据缓存要求,并具有较强的可移植性。     

Virtex-6 FPGA的三种串行通信协议测试及对比

本文针对较为常用的Aurora 8B/10B、PCI Express 2.0和Serial RapidIO 2.0三种协议进行测试及对比分析。首先搭建了基于Virtex-6FPGA的高速串行协议测试平台;然后设计并分别实现了三种协议的高速数据通信,测算了协议的实际传输速率;最后结合测试结果,从协议层次结构、链路数目、链路线速率、数据传输方式、协议开销、拓扑结构、设备寻址方式、应用领域等方面对三种协议进行了比较,可为三种协议的选用、测试和工程实现提供参考。     

基于Keystone变换与Dechirping补偿的雷达运动目标检测跟踪算法研究

对目标回波信号进行长时间积累,是在不对雷达硬件系统进行升级改造的情况下,提高回波信噪比及雷达系统探测能力的低成本实现方法。本文主要对目标沿雷达径向匀加速运动时导致的距离徙动和多普勒走动问题进行研究,提出了基于Keystone变换和Dechirping补偿的积累算法。在没有先验信息的情况下通过Keystone变换实现包络对齐,而后利用对加速度进行搜索补偿,来补偿多普勒走动以提高雷达积累增益。最后基于AR模型的卡尔曼滤波算法实现机动目标的跟踪。利用空天杯比赛数据可以证明算法在检测微弱运动目标方面的优势。     

Design and implementation of the optical fiber control and transmission module in multi-channel broadband digital receiver

An optical fiber control and transmission module is designed and realized based on Virtex-7 field programmable gata array （FPGA）, which can be applied in multi-channel broadband digital receivers. The module consists of sampling data transfer submodule and multi-channel synchronous sampling control submodule. The sampling data transmission in 4× fiber link channel is realized with the self-defined transfer protocol. The measured maximum data rate is 4.97 Gbyte/s. By connecting coherent clocks to the transmitter and receiver endpoints and using the self-defined transfer protocol, multi-channel sampling control signals transferred in optical fibers can be received synchronously by each analog-to-digital converter （ADC） with high accuracy and strong anti-interference ability. The module designed in this paper has certain reference value in increasing the transmission bandwidth and the synchronous sampling accuracy of multi-channel broadband digital receivers.