[发明专利]基于FPGA的三维动态海杂波计算装置

权利要求书

1.一种基于FPGA的三维动态海杂波计算装置，包括FPGA、SD卡和外部存储器，该SD卡与FPGA的一组引脚连接，用于储存功率谱数据和FPGA计算得到的三维海杂波结果，该外部存储器与FPGA另一组引脚连接，用于缓存从SD卡读取的功率谱数据和FPGA计算中间结果，该FPGA中设有均匀分布随机数生成器(1)，及改变随机序列概率密度分布为对数正态分布的非线性滤波模块(2)，其特征在于，FPGA内部还包括：

功率谱数据处理器(3)，用于使用输入的均匀分布随机数计算得到随机相位，根据该随机相位与功率谱数据计算功率谱数据处理结果A，并输出给二维海杂波计算器(4)；

二维海杂波计算器(4)，其具有内部数据缓冲区，用于缓存功率谱数据处理器(3)输出的结果，缓存区存满后使用其中的数据计算每个时刻的空间二维高斯随机场；

时间维海杂波计算器(5)，其具有内部数据缓冲区，用于缓存从外部存储器中按照时间维度取出的一维数据，并使用该一维数据计算随机时间序列，输出给非线性滤波模块(2)；

数据传输控制模块(6)，用于控制功率谱数据处理器(3)、时间维海杂波计算器(5)从外部存储器读取数据，并控制二维海杂波计算器(4)将计算结果放入外部存储器，等待时间维海杂波计算器调用；

SD卡读写控制模块(7)，用于从SD卡中读取数据，并将外部存储器中的数据保存到SD卡中；

数据归一化模块(8)，用于把二维海杂波计算器(4)计算得到的结果调整为均值为零，方差为1的零均值随机场；

时钟分频模块(9)，用于使用软件端生成的低频率时钟信号产生高频率时钟信号；

复位管理单元(10)，用于接收软件端复位信号，控制硬件端的内部互联复位和系统复位。

AXI直接存储器存取模块(11)，用于通过AXI4总线快速传输数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的功率谱数据处理器(3)计算功率谱数据处理结果A，通过如下公式进行：

其中，m、n表示二维空间中采样点的坐标，t表示要计算的二维空间处于第几个时刻，S(m,n,t)是t时刻坐标(m,n)位置处的功率谱；φ是随机相位，其使用均匀分布随机数生成器(1)输入的数据乘以2π得到。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二维海杂波计算器(4)，由内部数据缓冲区和二维累加加速器，内部数据缓冲区使用双端口Block RAM资源组成，二维累加加速器采用原位缓存的方式工作，即先从内部数据缓冲区按列依次取出数据，进行列IFFT计算，并将该计算结果按列放入内部数据缓冲区中的原位置中，再按行从内部数据缓冲区依次取出数据，进行行IFFT计算，并将该计算结果按行放入内部数据缓冲区中的原位置中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时间维海杂波计算器(5)由内部数据缓冲区和一维累加加速器组成，内部数据缓冲区由双端口Block RAM资源组成，一维累加加速器从内部数据缓冲区取出数据进行IFFT计算，并将该计算结果输出到非线性滤波模块(2)。