Главная » » DSP многолучевой в спутниковой системы мониторинга
21:07
DSP многолучевой в спутниковой системы мониторинга
Спутниковый мониторинг многолучевой системы в основном для мониторинга осуществления спутникового сигнала, который включает в себя два аспекта: сигнал направления прибытии (DOA) оценка и цифровой лучевого синтеза. DOA оценки является то, что направление пространственного распределения оценки разрешения сигнала, источник сигнала извлечения пространственных параметров, таких как азимут, угол места и так далее. Цифровые лучевого синтеза, также известный как пространственной фильтрации, в основном на основе адаптивных изменений сигнала в среде изменить весовые коэффициенты каждого элемента массива в формировании основных направления пучка полезного сигнала, мешающих сигналов в направлении формирования нули, ниже боковых лепестков уровне, цель повышения полезного сигнала в то же время в наибольшей степени подавления нежелательных помех и шумов, и извлечь полезные характеристики сигнала и информации, содержащейся в сигнале. Для нахождения и формирование луча алгоритмов много, выбрать соответствующий алгоритм для удовлетворения потребностей системы является важным аспектом. С другой стороны, система имеет определенные требования в режиме реального времени, необходимого для завершения в течение срока, право пеленгования и формирование луча с расчетом.
В этой статье введены многолучевой система использует спутниковый мониторинг и контроль Недавно компания представила новое поколение ADI TigerSHARC DSP чип и FPGA устройств состоит из сочетания обработки сигнала модуль, использования программирования DSP для завершения испытаний и расчет формирования диаграммы направленности веса, а затем использовать устройства FPGA исходных сигналов и формирование луча с весами в системе проектирования, мы используем два TigerSHARC DSP чип для завершения. Высокая производительность DSP чип для обеспечения точной и своевременной обработки данных может также являться важной частью системы.
Во-вторых, TigerSHARC DSP чип введены TigerSHARC101S AD компания недавно запустила высокопроизводительных фиксированной / плавающей запятой DSP, с высокой вычислительной мощности, он использует статические суперскалярной архитектуры, суперскалярных процессора как с высокой инструкции скачка потенциала и инструкции буферный пул функции, но и до исполнения можно положить в программе для работы инструкций компилятора параллелизма уровня предсказал, основные показатели деятельности:
(1) работает на частоте 250 МГц, что является одним циклом инструкция 4 нс; иметь две пары процессоров и т.д., для поддержки SIMD (Single Instruction Multiple Data) режиме;
(2) в рамках системы имеет три отдельные 128-битная шина данных, соответственно, 2 Мбит доступ к памяти;
(3) внешняя шина данных, 64 бит, шина адреса, 32 бит, внешняя адресного пространства 4G характер;
(4) 4 8 бит порта полного дуплекса ссылке, каждый может работать самостоятельно. В многопроцессорных системах, цепочки переходов можно использовать в качестве точки к точке связи между процессорами для формирования распределенных многопроцессорных системах. 14 DMA каналов может быть использован для фона переводы;
(5) масштабируемая, общий параллельная шина может поддерживать 8 TS101S вместе для высокоскоростной цифровой обработки сигнала.
Поскольку поиск и алгоритм лучевого синтеза высока, система обработки сигнала времени требуется, DSP не может выполнить задачи, система в полной мере использует TS101S DSP чип возможность параллельной обработки, многопроцессорные параллельные структуры для завершения сигнала лечения.
В-третьих, алгоритм Для нахождения и формирование луча алгоритмов много различных преимуществ различных алгоритмов, эти алгоритмы по сравнению моделирования и производительность, окончательный выбор MUSIC (Multiple сигнала характеристика) алгоритма для реализации поиска на основе линейного ограниченного наименьших квадратов с постоянный модуль алгоритм для формирования диаграммы направленности. МУЗЫКА алгоритм основан на основных принципах различных позиций антенной решетки в массиве элемент получил пространство сигнальной волны на образец данных, антенной решетки положение элемента параметры и параметры, применение современных спектральной теории оценивания и статистической теории и соответствующие математические операции, пространственного спектра падающей волны для оценки и анализа распределения энергии, чтобы определить направление волны пространства, которое обнаруживается от сигнала фонового шума и оценки пространственных параметров источника сигнала, такие как азимут, угол места и т.д. Этот метод измерения имеет сильное возмущение в окружающую среду в то же время на нескольких сигналов в одном канале быстрой, высокой чувствительности, высокой точностью измерения функции. Алгоритм 1 показана схема.
На основании линейных наименьших квадратов постоянный модуль алгоритм условной мере алгоритм квадратов улучшения, что преодолевает наименьших квадратов алгоритм захвата существование проблемы интерференции, метод линейных ограничений для оптимизации начальный вектор веса, так в итерационный процесс может сходиться быстрее и точнее сигнал, который мы ожидаем, а не размер мощности сигнала. Скорости сходимости SINR выходной сигнал может быть близка к идеальному значению и разница амплитуды не чувствительны к алгоритму через моделирование массив сигнала, наименьших квадратов постоянный модуль производительности алгоритм может соответствовать системным требованиям. Алгоритм потока показано на рисунке 2.
В-четвертых, DSP модуля
1.DSP модуль функции
Система использует стандартный размер C VXI шасси, слоты, включая слот 0, DSP модулей и модуля лучевого синтеза. DSP модуль отвечает за поиск и формирование луча с весом расчета, формирования пучка модуля исходных данных и формирование луча с весами, обмен данными между модулями использованием LBUS. Управление терминалом (ПК) через шину VXI, посылая команды модуля DSP, DSP модуль внешнего прерывания 2 способа достижения контроля ответ на прием прерываний системы командования и управления, формат команды внутренние соглашения.
В соответствии с системными требованиями, DSP модулей для завершения следующие шесть особенностей:
(1) получить исходные данные и результаты синтеза Модуль сбора данных завершается лучевого синтеза, DSP модуль таймера каждые 500 мс для получения исходных данных и результатов данных, и найти в пределах 500 мс и расчет формирования диаграммы направленности веса. Развитие обмена данными в соответствии с двумя модулями для выполнения внутреннего соглашения.
(2) Автоматическое отслеживание Начального или общего состояния системы автоматически отслеживает состояние первоначального направления волны была данном регионе, DSP модуль раз 500ms, чтобы гарантировать нахождение системы держать сигнал.
(3) неоднократно нахождения Принимая во внимание фактическое существование помехи сигнала и ошибок, на основе среднего значения нескольких измерений, чтобы фактическое направление.
(4) Укажите DOA Сразу после указанного DOA формирование луча вес расчетов, на этот раз получить исходный сигнал без использования сигнала, но ее формирование луча весов для расчета.
(5) показывает сигнала или амплитуды разница между каналами DSP совет будет увеличение разницы между данными обратно в терминал контроля и компьютерный терминал после шоу.
(6) показывает результаты синтеза DSP модуль будет передавать формирование луча с весами для формирования пучка модуль, модуль формирования пучка веса и вернуть исходные данные пришли синтезированы и отображается на управление терминалом.
DSP модуль блок-схема показана на рисунке 3.
2.DSP модульной структурой Массив антенн для приема спутниковых сигналов для 6 × 6 из плоского массива, многоканальный приемник сигналов для завершения отбора проб, а затем после цифрового преобразования вниз, чтобы процессор является 36-канальный I, Q два 72 канал передачи данных. Большого массива данных сигналов, алгоритм и более сложные, мы должны использовать два чипа TS101S параллельной обработки для достижения.
Система параллельных соединений, в том числе 2 способами: структура и распределенной разделяемой памяти структуры. Общая память архитектуры связаны все процессоры связаны с канала, канал, как правило, внутренней шины (например, VXI-автобус), оба могут быть использованы в качестве средства коммуникации между процессорами может также выступать в качестве процессоров и обмен данными между общей памяти. Эта структура намного больше, чем пропускная способность передачи данных напрямую связаны с портом связи, но Есть автобус конкуренции, с увеличением числа процессоров, процессор снизит среднюю пропускную способность шины, влияющие на пропускную способность. Распространяться через цепочку структуры соединения между процессором прямой передаче данных между портами ссылку в процессор обеспечивает высокую пропускную способность точки к точке связи. Эта связь исключительно для связи между процессорами, но передача данных будет занимать внутренних ресурсов другой чип DSP's.
TigerSHARC DSP чип оборудование может поддерживать как параллельной архитектурой, бывший путем обмена внешней шины адреса управления данными средствами для достижения последнего через цепочку DSP по соединению между точка-точка посвященный взаимосвязи реализации. Такая модульная структура предназначена DSP связи для подключения к сети с точки зрения, является как общей шине системы распределенной системы, два DSP чипы, внешняя шина адреса, шина данных, шина управления непосредственно связана, и соединены между собой через интерфейс шины на автобусе VXI, реализации и других модулей передачи данных. Каждый DSP внутри 6 Мбит двухпортовый RAM, поэтому никакой внешней памяти данных. DSP и DSP-цепи перехода также непосредственно связано с двумя DSP могут обмениваться данными через ссылку порт. DSP модуль руководства программы с помощью EPROM режиме, две доли FLASH DSM2150 548K х 8bit DSP в качестве памяти программ. DSP блок-схема показана на рисунке 4.
Время обработки DSP модуль состоит из трех периодов времени, соответственно, для чтения данных из буфера время, находя время и формирование луча время вес вычислений, одним из основных накладные расходы, время нахождения. Для того чтобы иметь более эффективные модуля DSP, модуль должен быть основан на структуре и деятельности Тигр DSP чип рациональное распределение задач. Так как основные накладные расходы нахождения алгоритма, поэтому тест, чтобы решить параллельного алгоритма является особенно важным. В алгоритме МУЗЫКА, чтобы определить количество сигналов после сигнала от каждого региона, соответственно, поиск пика, и, наконец, сигнал блокировки, система может быть измерена до 4 отличается от сигнала, поэтому региональное отделение пика после поиска до двух DSP чипа в то же время для поиска, вы можете сэкономить много времени. Поиск и формирование луча с весом вычисление не может быть, DSP уведомления DSP B синтеза, а затем может вернуться пучка для чтения данных из кэша, то DSP B формирование луча вес расчет, это была значительной степени зависит от степень параллелизма. Управление терминалом команды модуля DSP, читается внешних прерываний, команды в осуществлении управления питанием, таймер часов выключен.
DSP модуль с приложением рамках языка C для создания, сборки вставить в C, для улучшения эффективности работы и в полной мере использовать TigerDSP SIMD чип структуры основных двухпроцессорных, с тем чтобы лучше оптимизировать весь процесс, с использованием разработанного программного обеспечения Линейные средств профилирования анализа все время занимают долю суб-функций для оптимизации процесса узким местом. Параллельное проектирование системы и оптимизация времени работы DSP модули для удовлетворения потребностей системы дизайна.
3.DSP модуль конструктивные особенности Multi-лучевой спутниковый мониторинг системы в ЦОС конструкция модуля, мы рассмотрим различные факторы, можно кратко изложить следующим характеристикам:
Во-первых, высокой производительности TigerSHARC DSP параллельной архитектурой для обеспечения работы системы, система требует 500 мс для завершения до 4 для определения направления волны и лучевого синтеза, используя два тигра SHARC DSP параллельно, может быть завершена в течение 300 мс, позволяет системе достаточно времени, чтобы реагировать на команды управления терминалом.
Во-вторых, главное представление о нахождении направлении и формирования пучка алгоритмы для обеспечения стабильности системы, гарантии точности измерения с точностью до 0,5 °, сигнал после формирования диаграммы направленности, шумовой сигнал будет подавлен, было значительно улучшено соотношение сигнал / шум . В двухъядерный процессор DSP и назначать задачи параллельно, повышения эффективности программы.
В-третьих, DSP модулей и модуля формирования пучка и внешнего управления терминалом, а также между всеобъемлющего протокола связи между данными и командами, чтобы обеспечить точность передачи структуры. Этот протокол определяется в соответствии с реальными потребностями, и иметь некоторую отказоустойчивость для обеспечения взаимодействия между каждом модуле работает.
Наконец, процесс системы управления дизайна является разумным, мы использовали 1,2-DSP внешних прерываний, прерывание таймера, а также связи между двумя DSP вектор прерывания для достижения контроля над системой, с тем чтобы сделать высокоскоростной работы DSP могли бы эффективно и другие модули, внешнего управления терминалом для связи, дизайн программы потока через тщательного изучения, для обеспечения защиты стабильности DSP.
V. Заключение Эта статья обсуждает мониторинга многолучевой спутниковых и модуль системы управления для параллельного осуществления DSP и распределения параллельных задач обработки принять ряд мер по оптимизации общей программы модуля DSP, и применение модульного мышления, разумная конструкция структуру для удовлетворения системы потребностей.
