一种雷达控制系统的信号处理方法与流程

1.本发明涉及信号处理，特别是涉及一种雷达控制系统的信号处理方法。


背景技术：

2.雷达系统中对来自上位机的命令和天线接收到的脉冲数据的处理，以及中间数据的分析和算法处理的控制，大部分放在pl部分来处理，这样不仅会导致pl的底层逻辑复杂，而且修改fpga之后逻辑综合和编译上耗费太多的时间，不利于系统的调试和研发进度。
3.并且pl产生的大量数据，对信息处理模块而言，计算需要时间来处理，如果数据处理不及时，要么把无法及时处理的数据丢弃，如果丢弃频繁，将导致数据不连续，无法分析出有效的结果数据；要么堆积着慢慢处理，这将导致数据分析不及时，返回给上位机的结果延迟过大。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种雷达控制系统的信号处理方法，降低了数据处理的复杂性，同时也减少了数据流在系统中的时间延迟。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种雷达控制系统的信号处理方法，所述雷达控制系统包括上位机、ps、pl和信息处理模块，所述信号处理方法包括以下步骤：上位机下发控制指令给ps，由ps进行指令分类，并将分类结果传输给pl和信息处理模块；pl在收到指令之后，开始向ps发送数据，ps对pl发送的数据按照读取和数据分析两个线程来进行分线程处理；ps将分线性处理得到的数据中需要信息处理模块处理的数据，转发给信息处理模块进行处理，信息处理模块将处理得到的信息返回ps，由ps反馈给上位机。
6.进一步地，所述pl还连接有bram，所述ps接收到来自上位机的指令后，将其划分为与pl指令和信息处理指令，通过bram将pl指令写给pl，同时将信息处理指令转发给信息处理模块。
7.进一步地，所述pl收到pl指令之后，需要首先对来自雷达的数据进行接收，来自雷达的数据需要首先进行模数转换后再传输到pl，并且传输给pl的数据包括雷达脉冲描述数据和辅助数据信息；所述辅助数据信息中包含需要对脉冲描述数据进行的操作；pl将接收到的数据需要进行的操作保存到bram，并在发送接收到的数据ps时，同时告知ps需要进行的操作在bram中的地址。
8.所述ps对pl发送的数据按照数据读取和数据分析两个线程来进行分线程处理的过程包括：在数据读取线程中，考虑到读数的速度比分线程处理的速度更快，ps首先读取到来自pl的脉冲描述数据和需要对脉冲描述数据进行的操作在bram中的地址，保存到循环缓
存区中供数据分析使用；并且数据读取和缓存一直进行；这样能够避免pl数据长时间不被读取而丢失实时的关键数据。
9.在数据分析线程中，ps按照缓存时间顺序依次对循环缓存区的脉冲描述数据进行数据分析：在数据分析线程中，所述ps进行数据分析的过程如下：首先根据bram中的地址，获取需要对脉冲描述数据进行的操作，并对脉冲描述数据进行分类，根据分类结果对脉冲描述数据进行tag标记：若需要对脉冲描述数据进行的操作为：数据分析后直接反馈给上位机，则采用第一类tag标记；若需要对脉冲描述数据进行的操作为：数据分析后传输给信息处理模块进行进一步处理，则采用第二类tag标记；所述ps根据脉冲描述数据的tag标记，将数据分析后的数据直接反馈给上位机，或是传输给信息处理模块，然后接收信息处理模块的处理结果反馈给上位机。
10.进一步地，所述信息处理模块包括信息处理单元和多个数据处理程序包，各个数据处理指令包对应着不同的信息处理指令；信息处理单元在接收到ps分发的信息处理指令后，根据指令选择对应的数据处理程序包进行加载，加载完成后对来自ps的数据进行处理，并将处理结果返回给ps。
11.进一步地，所述信息处理模块进行信息处理过程中，若需要从pl中获取数据，则告知pl搜索所需数据，传输给ps，通过ps读取和循环缓存后传递给信息处理模块。
12.本发明的有益效果是：本发明简化了整个雷达系统工作流程控制的复杂行，通过几个模块的划分，各模块的功能清晰明了，降低了数据处理的复杂性，同时也减少了数据流在系统中的时间延迟。
附图说明
13.图1为本发明的方法原理示意图；图2为系统进行信息处理的流程示意图。
具体实施方式
14.下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
15.如图1所示，一种雷达控制系统的信号处理方法，所述雷达控制系统包括上位机、ps、pl和信息处理模块，所述信号处理方法包括以下步骤：上位机下发控制指令给ps，由ps进行指令分类，并将分类结果传输给pl和信息处理模块；pl在收到指令之后，开始向ps发送数据，ps对pl发送的数据按照读取和数据分析两个线程来进行分线程处理；ps将分线性处理得到的数据中需要信息处理模块处理的数据，转发给信息处理模块进行处理，信息处理模块将处理得到的信息返回ps，由ps反馈给上位机。
16.在本技术的实施例中，ps: 处理系统 （processing system) , 就是与fpga无关
的arm的soc的部分，pl: 可编程逻辑 (progarmmable logic), 就是fpga部分。
17.上位机下发的命令到达ps之后，ps负责分类该命令的类型，因为命令中可能有pl关心的参数，也可能有信息处理模块需要的参数。ps通过分析后，将pl关心的参数通过bram写给pl；将信息处理模块关心的参数，转发给信息处理模块。
18.同时ps需要在系统上电开始后，就通过中断通知等方式，判断是否开始读取pl的数据。为了减少数据流在系统中的延时，采用读数和分析处理数据分线程处理的方式。因为读数的速度明显比分析处理数据要快很多，所以读取到的pl的脉冲描述数据，存入循环缓存区，供分析处理线程使用。这样读数可以一直读取，但是处理数据可以按照进度来处理，而不用担心pl数据长时间不被读取而丢失实时的关键数据。
19.ps经过处理之后的初步数据，需要转发给信息处理模块进行更进一步的算法处理，在此过程中可能出现异常的时候，因此，信息处理模块需要和pl之间有一个交互的工程，这个也需要ps来进行控制和传输，并把两者之间的一个结果传递到位，否则，影响整个系统的流程，甚至导致结果的错误。因此，ps为了解决来自pl和信息处理模块之间不同的数据交互，需要和pl之间产生一种约束：pl发送了脉冲描述数据之后，需要在指定的bram地址告知当前发送的数据的状态，如此，ps在读取数据后，再读取相应的状态即可以知道当前的数据前后的流程，需要做什么样的操作。ps的具体做法是：定义这样的结构体，将读取到的脉冲描述数据和这些tag标记保存在一起。这样ps的分析处理线程通过判断tag标记即可进行后续的操作。图2中显示了系统工作流程大概的数据流图。
20.本技术通过ps来控制整个系统的工作流程，可以将控制从硬件fpga层面转为上层的纯c语言实现，在代码调试和功能修改上都大大的增加了便利性。增加的信息处理模块负责核心算法的处理，减轻了ps模块的处理能力。让ps主要聚焦在流程控制和数据的初步处理上，模块之间的功能更加清晰明了。ps直接和pl之间连通， ps读取数据之后，将数据进行初步的算法处理和打包后，再转给后端的信息处理模块使用，减轻了信息处理模块在处理算法数据时的难度。
21.因此，本技术大大简化了整个雷达系统工作流程控制的复杂行，通过几个模块的划分，各模块的功能清晰明了，降低了数据处理的复杂性，同时也减少了数据流在系统中的时间延迟。上位机发送控制命令后，1秒以内返回目标信息，切换下发的目标频率后，1秒内显示最新的目标信息。
22.以上所述是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种雷达控制系统的信号处理方法，其特征在于：所述雷达控制系统包括上位机、ps、pl和信息处理模块，所述信号处理方法包括以下步骤：上位机下发控制指令给ps，由ps进行指令分类，并将分类结果传输给pl和信息处理模块；pl在收到指令之后，开始向ps发送数据，ps对pl发送的数据按照读取和数据分析两个线程来进行分线程处理；ps将分线性处理得到的数据中需要信息处理模块处理的数据，转发给信息处理模块进行处理，信息处理模块将处理得到的信息返回ps，由ps反馈给上位机。2.根据权利要求1所述的一种雷达控制系统的信号处理方法，其特征在于：所述pl还连接有bram，所述ps接收到来自上位机的指令后，将其划分为与pl指令和信息处理指令，通过bram将pl指令写给pl，同时将信息处理指令转发给信息处理模块。3.根据权利要求1所述的一种雷达控制系统的信号处理方法，其特征在于：所述pl收到pl指令之后，需要首先对来自雷达的数据进行接收，来自雷达的数据需要首先进行模数转换后再传输到pl，并且传输给pl的数据包括雷达脉冲描述数据和辅助数据信息；所述辅助数据信息中包含需要对脉冲描述数据进行的操作；pl将接收到的数据需要进行的操作保存到bram，并在发送接收到的数据ps时，同时告知ps需要进行的操作在bram中的地址。4.根据权利要求1所述的一种雷达控制系统的信号处理方法，其特征在于：所述ps对pl发送的数据按照读取和数据分析两个线程来进行分线程处理的过程包括：在数据读取线程中，考虑到读数的速度比分线程处理的速度更快，ps首先读取到来自pl的脉冲描述数据和需要对脉冲描述数据进行的操作在bram中的地址，保存到循环缓存区中供数据分析使用；并且数据读取和缓存一直进行；在数据分析线程中，ps按照缓存时间顺序依次对循环缓存区的脉冲描述数据进行数据分析。5.根据权利要求4所述的一种雷达控制系统的信号处理方法，其特征在于：在数据分析线程中，所述ps进行数据分析的过程如下：首先根据bram中的地址，获取需要对脉冲描述数据进行的操作，并对脉冲描述数据进行分类，根据分类结果对脉冲描述数据进行tag标记：若需要对脉冲描述数据进行的操作为：数据分析后直接反馈给上位机，则采用第一类tag标记；若需要对脉冲描述数据进行的操作为：数据分析后传输给信息处理模块进行进一步处理，则采用第二类tag标记；所述ps根据脉冲描述数据的tag标记，将数据分析后的数据直接反馈给上位机，或是传输给信息处理模块，然后接收信息处理模块的处理结果反馈给上位机。6.根据权利要求1所述的一种雷达控制系统的信号处理方法，其特征在于：所述信息处理模块包括信息处理单元和多个数据处理程序包，各个数据处理指令包对应着不同的信息处理指令；信息处理单元在接收到ps分发的信息处理指令后，根据指令选择对应的数据处理程序包进行加载，加载完成后对来自ps的数据进行处理，并将处理结果返回给ps。
7.根据权利要求6所述的一种雷达控制系统的信号处理方法，其特征在于：所述信息处理模块进行信息处理过程中，若需要从pl中获取数据，则告知pl搜索所需数据，传输给ps，通过ps读取和循环缓存后传递给信息处理模块。

技术总结
本发明公开了一种雷达控制系统的信号处理方法，所述雷达控制系统包括上位机、PS、PL和信息处理模块，所述信号处理方法包括以下步骤：上位机下发控制指令给PS，由PS进行指令分类，并将分类结果传输给PL和信息处理模块；PL在收到指令之后，开始向PS发送数据，PS对PL发送的数据按照读取和数据分析两个线程来进行分线程处理；PS将分线性处理得到的数据中需要信息处理模块处理的数据，转发给信息处理模块进行处理，信息处理模块将处理得到的信息返回PS，由PS反馈给上位机。本发明降低了数据处理的复杂性，同时也减少了数据流在系统中的时间延迟。延迟。延迟。


技术研发人员：罗艳丽
受保护的技术使用者：成都泰格微电子研究所有限责任公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/8/9