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单片机与DSP中的TMC2310 DSP芯片在水下目标检测与参数估计中的应用
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2020-12-13
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对目标进行检测、估计、跟踪是雷达与声纳应用的最终目的,其任务是对接收信号进行一定的处理、提取特征、分析识别,以检测目标的存在与否,进而通过对信号的处理与运算估计出目标的方位、距离与速度,实现定位和跟踪。对于水下目标的检测与参量估计有两种方式:一是对海洋声场进行监测,从接收信号中提取目标辐射噪声并进行识别与参量估计(即被动方式);二是由声纳系统发射给定的序列信号(常用的有CW信号和FM信号等),并对接收的回波信号进行检测与参量估计。由于海洋声场极其复杂多变,受温度、盐度、深度、梯度、水流、水域、季节、气候、风浪、温层、流层、界面的反射与折射等诸多因素的影响,使水声信道相当复杂,接收信号通常会畸变
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对目标进行检测、估计、跟踪是雷达与声纳应用的最终目的,其任务是对接收信号进行一定的处理、提取特
征、分析识别,以检测目标的存在与否,进而通过对信号的处理与运算估计出目标的方位、距离与速度,实现
定位和跟踪。对于水下目标的检测与参量估计有两种方式:一是对海洋声场进行监测,从接收信号中提取目标
辐射噪声并进行识别与参量估计(即被动方式);二是由声纳系统发射给定的序列信号(常用的有CW信号和
FM信号等),并对接收的回波信号进行检测与参量估计。由于海洋声场极其复杂多变,受温度、盐度、深度、
梯度、水流、水域、季节、气候、风浪、温层、流层、界面的反射与折射等诸多因素的影响,使水声信道相当
复杂,接收信号通常会畸变
对目标进行检测、估计、跟踪是雷达与声纳应用的最终目的,其任务是对接收信号进行一定的处
理、提取特征、分析识别,以检测目标的存在与否,进而通过对信号的处理与运算估计出目标的
方位、距离与速度,实现定位和跟踪。对于水下目标的检测与参量估计有两种方式:一是对海洋
声场进行监测,从接收信号中提取目标辐射噪声并进行识别与参量估计(即被动方式);二是由
声纳系统发射给定的序列信号(常用的有CW信号和FM信号等),并对接收的回波信号进行检测
与参量估计。由于海洋声场极其复杂多变,受温度、盐度、深度、梯度、水流、水域、季节、气
候、风浪、温层、流层、界面的反射与折射等诸多因素的影响,使水声信道相当复杂,接收信号
通常会畸变,并淹没在噪声之中。对水下目标实现实时、快速、准确、精确地检测与参量估计是
声纳系统不断追求的目标。充分利用高性能的数字信号处理(DSP)器件及技术来实现具有良好
特性的算法,将会显著提高检测目标的概率和参量估计的精度,从而推动声纳的发展与应用。
近二十年来,相继出现了许多重要的目标检测及参数估计算法,如分裂波束精确测向算法[2]、
ARMA法[4]、MUSIC法[5]和ESPRIT法[6]等DOA估计方法,以及LMS算法[7]等自适应信号处理
方法。这些算法的实现,大多需要通过一些通用的数学运算以及矩阵运算,并采用如FFT、IFFT
等快速算法,而这些运算均可方便地利用TMC2310器件来实现。本文将对TMC2310芯片应用于
水下目标的检测与估计进行介绍。
1 TMC2310简介简介
TMC2310是美TRW公司生产的高速度(实现一次基二蝶形运算仅需100ns)、多功能(共有16
种运算功能)、可编程的专用数字信号处理(DSP)器件,其使用灵活、操作方便、性价比高,
可广泛应用于雷达、声纳、通讯及虚拟仪器等领域。
1.1 主要特点主要特点
可自动或手动地实现浮点块的溢出调整
具有流水线及管道操作两种寻址方式
用户可编程窗函数功能
具有片内系数存储器
具有两个算术运算单元
19bit的运算精度及输出位宽
1.2 主要功能主要功能
可快速完成不加窗及加窗(实数窗或复数窗)的FFT及IFFT算法
可同时构成两路并行的FIE滤波器(16~1024阶)
可构成自适应FIR滤波器
可进行实数、复数的乘及乘加运算
可进行复数求模及阵列矢量的平方运算
1.3 结构与管脚结构与管脚
TMC2310由两个算术单元(AE0、AE1)、片内系数ROM、控制逻辑单元和外部接口电路五个
主要部分构成,其逻辑框图见图1。每个算术单元包括一个乘法序列电路和乘—加算术逻辑电路
块。该芯片采用了88引脚的PGA封装形式。
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weixin_38733885
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