[发明专利]基于多CPU处理的外辐射源雷达实时信号处理方法

说明书

本发明涉及雷达系统技术领域，公开的一种基于多CPU处理的外辐射源雷达实时信号处理方法，就是利用多CPU电脑或服务器，以及通用编程语言实现外辐射源雷达实时信号处理，增加外辐射源雷达信号处理实现的灵活性。将外辐射源雷达的整个信号处理过程拆分为杂波抑制、相关处理、目标检测等多个处理步骤，并将每个步骤放在不同的CPU资源上运行，并使每个步骤的处理时间小于一组数据的积累时间，即不出现信号丢失现象，实现信号处理的连续性和实时性，本发明能够完成杂波对消处理，提高外辐射源雷达信号处理的灵活性，实现外辐射源雷达信号处理的实时性。并且还能够减少外辐射源雷达信号处理的开发周期，降低了外辐射源雷达信号处理对开发技术人员要求。

技术领域

本发明涉及雷达系统技术领域，尤其是涉及一种基于多CPU处理的外辐射源雷达实时信号处理方法。

背景技术

目前，外辐射源雷达是一种利用第三方设备发射的电磁信号(如电视信号、广播信号)探测飞机目标的双/多基地雷达系统。该体制雷达本身并不发射能量，而是被动地接收目标反射的第三方设备的电磁信号，对目标进行跟踪和定位[1][2]。

外辐射源雷达目标检测通常采用无源相关定位技术，在接收系统中至少要设置2个通道：监视通道和参考通道，分别用来接收目标回波信号和参考信号；然后通过监测通道(杂波抑制后)与参考通道的互相关模糊函数(匹配滤波)计算获取距离-多普勒谱，据此实现目标检测与跟踪，其工作原理和信号处理流程如图1所示。

在外辐射源雷达信号处理中，需要经历杂波抑制、相关处理、目标检测等关键步骤。为了增加外辐射源雷达的探测距离，需要增加信号的积累时间，信号积累时间通常在几百毫米，甚至1秒，因此数据运算量巨大。如何高效、方便的实现外辐射源雷达的实时信号处理、获得连续的结果输出、不出现数据丢失情况，是进行外辐射源雷达系统研制需要解决的一个难题。目前，进行外辐射源雷达信号实时处理的方法主要是采用FPGA芯片加DSP芯片的硬件板卡和利用CPU加GPU卡混合编程等两种较为专业的方法。但是这些方法都需要经验丰富的专业技术人员，实现过程复杂、调试难度大。

进行外辐射源雷达信号处理，最简单的方法就是利用高性能计算器进行信号处理，利用大多数人都掌握的通用编程语言(如C、C++等)实现信号处理。其处理过程如图2、图3所示，首先采集卡采集一组参考信号和回波信号数据，然后输入CPU进行处理；在CPU处理的同时，采集卡继续采集下一组数据。

为了实现连续的处理过程，CPU对一组数据进行处理的时间必须小于一组数据的时间长度，这样才不会出现数据丢失和延时的情况；如图4所示，如果一组数据的积累时间为0.5s，当CPU处理时间小于0.5s时，CPU才能及时的处理下一组数据。当CPU处理能力不强时，CPU不能0.5s的时间里处理完处理，即可出现处理结果延时或者数据丢失情况，如图5、图6所示。

为了实现外辐射源雷达信号处理的实时性，目前主要有两种处理方式：

一是采用传统FPGA芯片与DSP芯片的硬件板卡进行信号处理，其主要优点是数据处理能力强，运算快，实时性强，文献[3]就给出了运用TS201数字信号处理芯片实现外辐射源雷达探测。但是，进行硬件板卡的开发，需要精通硬件编程技术和硬件芯片的专业技术人员，这提高了系统的开发门槛。而在实际的开发过程中，大多数情况是：精通硬件编程语言的专业技术人员不熟悉外辐射源雷达技术，而研究外辐射源雷达技术的研究人员又不精通硬件编程技术。这就加大了运用DSP+FPGA的信号处理板卡实现外辐射源雷达信号处理的难度。在这种状况下，通常是外辐射源雷达研究人员先写好处理算法，然后由精通硬件编程技术的专业技术人员在硬件板卡上实现。这样，加大了开发和调试难度，增加了系统的研制周期和开发经费。