C h ina sc n c e a nd T e c hno lo ( ：j y R 帕 w 基于 A D SP— T S201的实时成像处理器 王成 王亮 (91245 部队 80分 队辽宁葫芦 岛125001) 【 摘 【 关键词】 信号处理： 实时成像； TS201 中 图分类 号 ： TP 要】 本文介绍基于 ADSP— TS201信号处理板实现的实时成像处理系统。对使用不同硬件资源情况下的成像性能进行了分析。 文献标 识码 ： A 文章 编号 ： 1009— 914X (2009)06 (b)一 O187 1 1雷达成像的基本原理就是依靠目标在纵向距离及横向距离上形成的二维分 辨单元形成目标图像。随着大规模集成电路技术的发展和信号处理芯片架构的 提升， ...

　　C h ina sc n c e a nd T e c hno lo ( ：j y R 帕 w 基于 A D SP T S201的实时成像处理器 王成 王亮 (91245 部队 80分 队辽宁葫芦 岛125001) 【 摘 【 关键词】 信号处理： 实时成像； TS201 中 图分类 号 ： TP 要】 本文介绍基于 ADSP TS201信号处理板实现的实时成像处理系统。对使用不同硬件资源情况下的成像性能进行了分析。 文献标 识码 ： A 文章 编号 ： 1009 914X (2009)06 (b)一 O187 1 1雷达成像的基本原理就是依靠目标在纵向距离及横向距离上形成的二维分 辨单元形成目标图像。随着大规模集成电路技术的发展和信号处理芯片架构的 提升， D SP 芯片以其高速运算能力， 可时分复用、 并行处理， 采用啥佛总线结构提 高数据吞吐率，具有多种外设接 口等特点，在实时信号处理领域获得广泛的应 用， 使得雷达二维实时成像成为可能。 2信号处理板简介 本文介绍的成像处理器是基于阵列 DSP 处理平台基于 CPCI 总线的多 Ti gerSH ARC 芯片并行处理器系统。该板选用 4 颗 ADSP- TS201S 浮点 D SP 芯片 [2] ， 最高工作主频 600M Hz(1． 67ns 的指令周期) ， 单片峰值浮 点运算能力可达 3． 6G FLO PS： 该板采用 32bit／ 66M t]z 的CPCI 总线， 并提供大容量的存储器(包括 256M Byte 的 SDP J~ 和 8M的FLASH) ， 另外通过全双工的LINK 口连接 ， 提供了灵活 高效的数据通路。 3实时成像的设计与实现 本文采用的原始数据为飞机数据。宽带雷达发射带宽 400M Hz 的 C 波段 LFM 波形， 回波经第一混频器 (采用 STRETCH技术的混频器) ， 再经过中频放大、 正交 检相后得到基带 I、 Q信号， 经 A／ D变换后存储 [3] 。若在实时成像系统中， 经 A／ D 变换后的数据可通过 LVDS信号接口送往FPG A， 对各次回波进行 FFT 变换后形成 维距离像， 再送往 DSP簇进行二维成像处理。D SP簇的算法和数据流为本处理 器的关键部分， 以下主要讨论采用不同 D SP 资源的实时成像情况。DSP 入口数据 为各次回波一维距离像 (51 2 点) ，积累 256次回波进行成像处理，输出结果为 512X 256 点的成像幅度数据。该数据可送往显控系统形成可视图像。 3． 1单片 D SP 输入数据储存在 SD RAM中，程序开始运行到形成二维幅度数据的耗时为成 像 时间 (下周) 。 成像方法采用距离 一 多普勒算法。首先进行包络对齐， 采用快速的滤波方法 实现[4] ： 其次用多普勒中心跟踪法 [5]进行相位补偿； 最后沿方位向进行 FFT， 可 得到二维幅度数据。成像时间为 0． 827s。 单片 D SP处理的优点是可避免大量数据的片问传输：直接应用包络对齐后 的数据进行下一步的运算节省了数据再次写入的时间。 缺点也是显而易见的： 不 利于实时系统的流水式的数据流 ，在新的回波到来后，需要重新整理存储的数 据， 增加了处理时间。 3． 2双片 DSP 根据成像算法明显的分块处理特点， 采用两片 D SP 芯片 DSPA 和 DSPB， 两者 之间通过L IN K 换数据。 成像方法同 3． 1。两片程序 同时启动运行， 各自记录 完成相应功能的时间， 作为单片运算时间。 TS201芯片提供的直接存储器访问 (D M A) 为大数据的传输提供了简单的途 径。这种机制不需要处理器核干预， 将数据传输作为一个后台任务执行， 从而将 处理器核释放出来进行其他数字信号处理操作。 据此设计 DSPA 在进行包络对齐 时， 可将对齐好的回波及时传往 DSPB。在首次运行成像处理器时， DSPB 片中没有 任何包络对齐的结果， 其完成相位补偿的时间应该与 3． 1成像时间相近 。 但是当 引言 一应 用 技 术 ● I 完成一次成像处理过程后， D SPB 片存有先前的数据 ， 新的回波数据传入后， 可快 速进行方位维的FFT运算， DSPB片的运算肘间会大大缩短。与此同时， DSPA片在 完成对齐好的回波传输后， 可对存储的最久一次回波进行清除， 整理空间等待新 回波的到来。两片DSP芯片并行处理， 成像时间会大大缩短 (除了首次成像处理 以外) 。实际运行结果为： 表 l双片运行 时间 ( 单位 ：s) 彼 数 DSPA DSPB 1 0 7 383 l 0667 2 0 O0 277 0 l 6 l 1 3 0． 00 279 0 l 6 l 1 4 0 00 280 0 l 6 l 1 首次成像时间为 1． 0667s 比单 DSP 成像时间多耗时约 0． 24秒，分析原因是 由于 DSPB 片做相位补偿时， 须等待 256 个对齐后数据写入用时， 在此后的成像 处理中， 只需更新一次便可进行成像 ， 时间显著缩短。两种实现方式采用的基本 算法一致。 4实用性分析 在工程应于上， 实时成像处理时间并不是越短越好， 由于人的视觉系统有滞 留现象， 1／ 24 秒 (约 0． 041 66 s) 的成像时间已经可以让人感觉到图像的连续 性。 另外， 受脉冲周期、 目标距离的影响新回波的采集也需要一定的时间。 成像处 理时间过短， 会浪费硬件资源， 生产成本加大。 本信号处理器尚有两颗DSP未使用， 具有很大的升级扩展空间。针对 目前众 多的成像算法，以及针对其他不同波形、不同尺寸目标成像数据可以通过更改 DSP 软件， 灵活实现实时成像的功能。比如， 在相位补偿部分 ， 采用两片 D SP 并行 处理， 分别处理一半数据 ， 最后再合成完整 图像。可 以预见通过更多片 D SP 芯片 的并行处理， 采用复杂的成像算法， 会得到更好的实时成像结果。 5结束语 目前该处理器对现有数据的处理已基本达到实时性的要求，并且具有很强 的可扩展性能； 针对不同的成像需求， 只需要更改相应的软件即可实现 ， 具有很 好的适应性和灵活性， 为雷达成像在实际工程中的应用提供了条件。 参考文献 [1] 保铮， 邢孟道， 王彤． 雷达成像技术． 电子工业出版社[M ] ． 2005： 6~9． [2] ADSP TS201 Ti ger SHARC Processor Har dwar e Ref er ence． Revi si on L 1， De ce m be r [3]刘永坦．雷达成像技术 [ ．哈尔滨工业大学出版社 [f 1]． 1999 年 1 0 月： 3 26 32 7 [4] 赵锋，陆旭东，穆贺强．用滤波方法实现逆合成孔径雷达成像包络对齐． 20 04 2 00 7 ． [5] 汪玲． I SAR运动补偿技术研究[D]． 南京 ： 南京航空航天大学， 2003． ■ 其中第一步的完成是 STB 设计方在中视联条件接收系统公司在签署技术许 可文件合同和技术保密文件合同以后，中视联条件接收系统公司将转交所有移 植 cA技术的文档以及必要的代码，并包括 cA 的相关技术培训和随时的技术支 持。其具体步骤如下： ①签署技术保密合同和技术许可合同； ②cA相关技术的培训； ③cA相关移植技术文档和移植所需资源的提供； ~ STH设计方应严格按照中视联条件接受公司提供的文档要求设计并完成 在 CA移植所要求提供的智能卡读写接口， 解复用接 口以及上层应用接 口； ⑤中视联公司提供 cA模块相关代码； ⑥STB 设计方在中视联条件接受系统公司的帮助下完成 cA在 STB 上的功能 实现。 第二步是在 STB完成 cA在 STB 上的功能以后，中视联公司负责完成对 STB 的严格测试。 4、 结束语 条件接收系统是有线广播电视 网络开展增值业务的核心部分，条件接收系 统拓展了广播电视运营商的管理手段， 是实现个性化服务、 多元化经营的技术基 础和有效手段。 条件接收系统应用必将提升广电网络的使用价值， 促进广电事业 的稳定可持续发展。● 科技 博览 l 187