[发明专利]基于MPSoC的毫米波雷达信号处理系统

权利要求书

1.一种基于MPSoC的毫米波雷达信号处理系统，包括上位机(1)和信号处理机(2)，上位机(1)用于向信号处理机(2)发送初始化装订参数，并接收信号处理机(2)返回的检测结果，实现对目标的实时观察，其特征在于，信号处理机(2)包括：主控制器和功能模块；

所述功能模块包括：

A/D采集控制模块(21)，用于对雷达的模拟回波信号进行采样，将其转换成数字信号，发送给PL端预处理模块(22)；

PL端预处理模块(22)，用于接收上位机(1)发送的初始化装订参数，对采样得到的回波数字信号依次进行数字下变频、傅里叶变换、脉冲压缩、逆傅里叶变换、模式选择、相位补偿和图像拼接的预处理，并将预处理后的回波数据以直接内存存取DMA方式通过AXI总线接口发送给ARM处理器系统模块(23)；

ARM处理器模块(23)，用于对系统进行上电初始化配置，以及对PL端预处理模块(22)发送的回波数据进行目标检测，并将检测结果通过PL端预处理模块(22)传回上位机(1)；

通信接口控制模块(24)，用于PL端预处理模块(22)与上位机(1)的串口通信，以及芯片内部PL端预处理模块(22)与ARM处理器模块(23)的AXI总线控制和中断控制，实现对初始化装订参数、回波数据和检测结果的传输；

所述主控制器，采用ZU9EG的新一代ZYNQ系列FPGA芯片，该芯片将完整的ARM处理器片上系统与16nm低功耗可编程逻辑紧密集成在一起，可在单芯片上实现传统双核心硬件平台架构的功能，该PL端预处理模块(22)基于可编程逻辑资源实现，该ARM处理器模块(23)基于ARM处理器片上系统实现。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PL端预处理模块(22)外挂一片2GB容量的DDR4存储器芯片。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述ARM处理器模块(23)外挂一片2GB容量的DDR4存储器芯片和一片用于存储镜像文件的8GB EMMC。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述A/D采集控制模块(21)采用ADI公司的一款低功耗、四通道、14位、500MSPS的AD9694芯片，采样时钟由外部参考时钟通过SMA接口输入，再经过时钟芯片倍频后得到。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，ARM处理器模块(23)对系统进行上电初始化配置，包括：对电源模块上电顺序的控制、直接内存存取DMA的初始化、时钟芯片的初始化和A/D芯片的初始化。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信接口模块(24)采用RS422通信协议，通过ADM2587芯片实现差分信号到单端的转换。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PL端预处理模块(22)包括：

数字下变频子模块(221)，用于实现对回波数据的混频、滤波和抽取操作；

脉冲压缩子模块(222)，用于根据不同模式完成对数字下变频子模块(221)抽取后的数据依次进行点数可变的傅里叶变换FFT运算、匹配滤波以及逆傅里叶变换IFFT运算；

动目标检测MTD子模块(223)，用于对脉冲压缩子模块(222)运算后的数据进行相同距离单元的读取，并进行动目标检测MTD或者逆傅里叶变换IFFT处理；

图像拼接子模块(224)，用于对动目标检测MTD子模块(223)处理后的数据进行拼接，获取数据一维距离像。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，ARM处理器模块(23)包括：

检测子模块(231)，用于获取存在目标的个数和对应的距离单元位置，并进行目标段高分辨一维距离像的截取；

识别子模块(232)，用于对检测子模块(231)后的处理数据，根据不同模式计算数据的信杂比并得到目标的精确位置信息或计算方位角误差和俯仰角误差、计算目标的速度并预测目标下一运动位置。