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基于MPC8640D的副瓣对消设计与实现

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王艳丽窦泽华

摘要

本文基于高速处理器MPC8640D芯片，设计并实现了雷达副瓣对消功能。该工程应用具有设备成本低、软件集成度高、可重构性强等优点，已经开始用于雷达系统的小型化电子设备中。

【关键词】MPC8640D高速处理器副瓣对消

传统的副瓣对消功能基于FPFA平台实现，编程和调试比较缓慢，不够灵活，可扩展性及通用性不够好。本文基于MPC8640D平台的副瓣对消实现方法，采用通用化的设计思想、开放性的标准、可配置性的设计，满足现代雷达系统小型化、综合化、智能化的需求。

1副瓣对消的基本原理

自适应数字副瓣对消技术实际是空间上的自适应滤波，使天线的方向性图在有干扰方向呈现阻态特性，从而使来自天线副瓣的干扰衰减到最小，以达到抗副瓣干扰的作用。本雷达设有4个副天线，其副瓣对消原理如图1所示。

为了达到将主天线通道内的干扰消去，首先要采用几个副天线来采集同一个干扰的样值，从而对各个副天线干扰信号加权不同的权系数W，使得最后在主通道中把干扰减去。先对各副天线干扰采样，求出副天线干扰的协方差矩阵M，这是一个n×n的方阵，n为副天线的个数，再对主天线干扰采样求出主副天线干扰的相关矢量R，R为1×n的列向量，设W为各副天线权系数矩阵W=[w1，w2，…wn]，由最佳相消时干扰输出为零，得式（1）的矢量表达式：

R=M□N（1）

将式（1）两边同乘以M-1（M-1为M的逆矩阵）得最佳权系数矢量：

W=M-1□R（2）

2MPC8640D处理器

MPC8640D处理器是FreeScale公司G6代双核处理器，目前已在国外信号处理和数据处理中采用。MPC8640D具有工作主频1.0GHz、64KbyteL1指令/数据Cache、1MByteL2Cache、采用AlteVec矢量处理技术及最高32GFlops处理能力。其功能框图如图2所示。

3基于MPC8640D的副瓣对消设计与实现

基于MPC8640D的软件设计采用C语言编程，调用Altivec矢量库函数来实现副瓣对消自适应权值计算及自适应对消处理，完全可满足系统实时性要求。本雷达采用4个副通道对4个主通道进行副瓣对消处理，数据通过率为32M浮点（复数点）。硬件系统框图及资源分配如图3所示。

预处理模块接收雷达中频AD采样的雷达回波数据，完成通道数据的拆分和重组、数据的定点转浮点运算和副瓣对消的权值计算。利用两片MPC8640D处理器的4个处理核，分4段完成一次雷达回波加权对消处理，4个核的副瓣对消模块代码完全复用。对于其他雷达，可以根据通道数以及数据长度来增减硬件模块实现。

软件设计采用模块化设计思想，为提高处理速度，程序架构采用并行处理架构。主程序流程图如图4。

如图4所示，程序中任务与核绑定，任务之间采用信号量通信机制，实现多任务并行处理，充分发挥双核的优势。

4结束语

本文基于新一代高性能双核处理器MPC8640D对副瓣对消功能进行了设计与实现，采用模块化的软件设计，具有集成度高，可重构性强等优点，极大地节省了开发周期与设备成本。该方法在实际工程应用中通过率高达32M浮点（复数点），已经成功应用于多个雷达，并且正在雷达等系统的小型化电子设备中逐步推广。

参考文献

[1]王峰，傅有光，孟兵，杨建军.非因果空时二维副瓣干扰对消算法及性能研究[J].现代雷达，2007，29（4）：43-45.

[2]FreescaleInc.MPC8640DMicroprocessorFamilyUsersManual[M].Arizona：FreescaleInc，2010.

[3]FreescaleInc.MPC8641DesignChecklist[M].Arizona：FreesealeInc，2011.

[4]孔祥营，柏桂枝.嵌入式实时操作系统VxWorks及其开发环境Tornado[M].北京：中国电力出版社，2001.

作者简介

王艳丽（1981-），女，现为南京电子技术研究所工程师。研究方向为雷达信号处理。

窦泽华（1983-），男，现为南京电子技术研究所工程师。研究方向为雷达信号处理。

作者单位

南京电子技术研究所江苏省南京市210039endprint

摘要

本文基于高速处理器MPC8640D芯片，设计并实现了雷达副瓣对消功能。该工程应用具有设备成本低、软件集成度高、可重构性强等优点，已经开始用于雷达系统的小型化电子设备中。

【关键词】MPC8640D高速处理器副瓣对消

传统的副瓣对消功能基于FPFA平台实现，编程和调试比较缓慢，不够灵活，可扩展性及通用性不够好。本文基于MPC8640D平台的副瓣对消实现方法，采用通用化的设计思想、开放性的标准、可配置性的设计，满