多通道大点数并行脉压获取系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种多通道大点数并行脉压获取方法，利用DIT‑FFT原理，将N点的大点数FFT分解为两个N/2点的FFT的组合，分配6678中的两个核并行计算，可以同时处理两个通道进行流水计算，显著缩短了脉压算法的运算时间，提高了系统的实时性，工程应用价值高。

【技术实现步骤摘要】
多通道大点数并行脉压获取系统及方法
本专利技术涉及脉冲压缩
，具体涉及一种基于6678的多通道大点数并行脉压获取系统及方法。
技术介绍
自20世纪70年代以来，伴随着理论上的成熟和技术实现手段的日趋完善，脉冲压缩技术在现代雷达系统中有着极为广泛的应用。脉冲压缩技术是匹配滤波理论和相关接收理论的实际应用，在发射端发射大时宽、带宽信号，以提高信号的速度测量精度和速度分辨力；在接收端，将宽脉冲信号压缩为窄脉冲，以提高雷达对目标的距离分辨精度和距离分辨力。雷达脉冲压缩的实现过程需要进行大量的运算，而雷达信号处理的实时性又是一个极为重要的性能指标。随着DSP技术的快速发展，其处理器性能以及存储器资源都有了很大的进步，为应对大点数脉冲压缩所需的运算量提供了良好的硬件平台。TMS320C6678(简称6678)是TI基于KeyStone的定点和浮点混合DSP，集成了8个主频最高达到1.25GHz的DSP核，可以提供320GMAC定点计算或160GFLOP浮点计算能力。多核的支持以及运算能力的提高，使得大点数脉冲压缩的并行运算成为可能。针对脉压算法，目前国内有专利CN103926567B(高速实时脉冲压缩算法)介绍了一种基于ADSPTS20XS处理器的脉冲压缩算法，仅仅在处理器允许的前提下采用了部分并行指令，并未将整个脉压运算流程平均分摊到两个DSP核上，同时TS20XS处理器与6678处理器的性能与架构上有较大的差距，运算时间相较本专利技术提出的算法也有较大的延长。专利CN104407330B(相位编码调制信号的脉冲压缩方法)介绍了一种针对相位编码调制信号的脉冲压缩方法，着重解决相位编码雷达回波信号在脉冲压缩中的多普勒影响问题，并未涉及到脉压算法的实时性优化。专利CN103529429B(用于线性调频信号的频域中的脉冲压缩算法)介绍了一种针对线性调频信号的脉冲压缩算法，描述了在频域中实现脉冲压缩的流程，并未涉及到脉压算法的具体优化。2016年第2期的《雷达科学与技术》期刊中公开文献《一种多核DSP的距离多普勒成像设计》介绍了一种基于多核DSP的并行设计，该方法使用8核协同处理大点数脉压，针对的是需要做16384点脉压以上的应用场景，程序结构较为复杂，不适合脉压模块的封装以及复用，也不适合16384点脉压以下的应用场景。2017年第5期的《航天电子对抗》期刊中公开文献《基于FPGA的并行数字脉压设计》介绍了一种基于FPGA实现的脉压方法，具有较高的处理效率，但相比DSP实现而言，FPGA开发的灵活性以及可编程性仍有一定差距。
技术实现思路
本专利技术提供一种多通道大点数并行脉压获取系统及方法，实现用一种并行度高，运算量小，通用性强的方法来实现多通道大点数的脉冲压缩。为实现上述目的，本专利技术提供一种多通道大点数并行脉压获取方法，其特点是，该方法包含：根据当前脉冲的通道编号以及脉冲编号，分配执行并行脉压的两个dsp核，记为核0和核1，核0取输入数据的偶数序列；核1取输入数据的奇数序列；核0和核1分别对偶数奇数序列做原长度一半的FFT，然后双核同步；调用SIMD指令，核0进行前半部分的蝶形运算；核1进行后半部分的蝶形运算，得到原输入数据的FFT结果，然后双核同步；调用SIMD指令，核0将输入数据FFT结果的前半部分复乘匹配滤波器，核1将输入数据FFT结果的后半部分复乘匹配滤波器，然后双核同步；复乘结果作为逆FFT的输入数据，核0取输入数据的偶数序列，核1取输入数据的奇数序列；核0和核1分别对偶数奇数序列做原长度一半的逆FFT，然后双核同步；调用SIMD指令，核0进行前半部分的蝶形运算，核1进行后半部分的蝶形运算，最后乘以1/2得到原输入数据的逆FFT结果，然后双核同步后得到当前脉冲的脉压结果。上述双核同步的方法包含：核0首先申请第a号信号量并等待核1申请第b号信号量；核1则首先等待核0的申请，检测到第a号信号量被申请后立即申请第b号信号量，并开始等待核0申请第a+1号信号量；核0检测到第b号信号量被申请后则释放第a号信号量并申请第a+1号信号量，然后开始等待核1释放第b号信号量；核1检测到第a+1号信号量被申请后则释放第b号信号量，核0检测到第b号信号量被释放之后再释放第a+1号信号量，到此即完成了核0与核1之间的同步；其中，a、b分别为两个不同信号量的编号。上述运算原输入数据的FFT结果时，核0进行前半部分的蝶形运算包含：进行前半部分蝶形运算时，核0将奇数序列的FFT结果通过_complex_mpysp函数复乘旋转因子，并通过_daddsp函数与偶数序列的FFT结果相加，得到原输入数据FFT结果的前半部分。上述运算原输入数据的FFT结果时，核1进行后半部分的蝶形运算包含进行后半部分蝶形运算时，核1将奇数序列的FFT结果复乘取反的旋转因子，并加上偶数序列的FFT结果，得到原输入数据FFT结果的后半部分。上述运算原输入数据的逆FFT结果，核0进行前半部分的蝶形运算包含：核0将奇数序列的逆FFT结果通过_complex_mpysp函数复乘旋转因子，并通过_daddsp函数与偶数序列的逆FFT结果相加，最后乘以0.5得到原输入数据逆FFT结果的前半部分。上述运算原输入数据的逆FFT结果，核1进行后半部分的蝶形运算包含：核1将奇数序列的逆FFT结果复乘取反的旋转因子，并加上偶数序列的逆FFT结果，最后乘以0.5得到原输入数据逆FFT结果的后半部分。一种多通道大点数并行脉压获取系统，其特点是，该系统包含：输入模块，其根据当前脉冲的通道编号以及脉冲编号，分配执行并行脉压的两个dsp核，记为核0和核1，核0取输入数据的偶数序列；核1取输入数据的奇数序列；FFT运算模块，其核0和核1分别对偶数奇数序列做原长度一半的FFT；第一蝶形运算模块，调用SIMD指令，核0进行前半部分的蝶形运算；核1进行后半部分的蝶形运算，得到原输入数据的FFT结果；复乘模块，调用SIMD指令，核0将输入数据FFT结果的前半部分复乘匹配滤波器，核1将输入数据FFT结果的后半部分复乘匹配滤波器；逆FFT运算模块，复乘结果作为逆FFT的输入数据，核0取输入数据的偶数序列，核1取输入数据的奇数序列；核0和核1分别对偶数奇数序列做原长度一半的逆FFT；第二蝶形运算模块，调用SIMD指令，核0进行前半部分的蝶形运算，核1进行后半部分的蝶形运算，最后乘以1/2得到原输入数据的逆FFT结果，然后双核同步后得到当前脉冲的脉压结果；双核同步模块，每项运算完成后进行双核同步。本专利技术多通道大点数并行脉压获取系统及方法和现有技术相比，其优点在于，本专利技术将大点数脉冲压缩基于DIT-FFT分解为两个半长度的FFT的组合，显著减少了FFT以及逆FFT的运算时间；本专利技术调用SIMD指令，通过_complex_mpysp函数以及_daddsp函数，大幅优化了复数相乘以及DIT-FFT中蝶形运算的耗时情况；本专利技术将整个脉冲压缩流程完全平均地分配到6678的两个核并行计算，并行度高，而且可以同时处理两个通道进行流水计算，显著提高了系统的实时性；本专利技术算法整体结构清晰，输入输出明了，适合封装和复用，有较好的工程应用价值。附图说明图1为本专利技术一种多通道大点数并行脉压获取方法的流程图；图2为本专利技术的实施例与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道大点数并行脉压获取方法，其特征在于，该方法包含：根据当前脉冲的通道编号以及脉冲编号，分配执行并行脉压的两个dsp核，记为核0和核1，核0取输入数据的偶数序列；核1取输入数据的奇数序列；核0和核1分别对偶数奇数序列做原长度一半的FFT，然后双核同步；调用SIMD指令，核0进行前半部分的蝶形运算；核1进行后半部分的蝶形运算，得到原输入数据的FFT结果，然后双核同步；调用SIMD指令，核0将输入数据FFT结果的前半部分复乘匹配滤波器，核1将输入数据FFT结果的后半部分复乘匹配滤波器，然后双核同步；复乘结果作为逆FFT的输入数据，核0取输入数据的偶数序列，核1取输入数据的奇数序列；核0和核1分别对偶数奇数序列做原长度一半的逆FFT，然后双核同步；调用SIMD指令，核0进行前半部分的蝶形运算，核1进行后半部分的蝶形运算，最后乘以1/2得到原输入数据的逆FFT结果，然后双核同步后得到当前脉冲的脉压结果。

【技术特征摘要】
1.一种多通道大点数并行脉压获取方法，其特征在于，该方法包含：根据当前脉冲的通道编号以及脉冲编号，分配执行并行脉压的两个dsp核，记为核0和核1，核0取输入数据的偶数序列；核1取输入数据的奇数序列；核0和核1分别对偶数奇数序列做原长度一半的FFT，然后双核同步；调用SIMD指令，核0进行前半部分的蝶形运算；核1进行后半部分的蝶形运算，得到原输入数据的FFT结果，然后双核同步；调用SIMD指令，核0将输入数据FFT结果的前半部分复乘匹配滤波器，核1将输入数据FFT结果的后半部分复乘匹配滤波器，然后双核同步；复乘结果作为逆FFT的输入数据，核0取输入数据的偶数序列，核1取输入数据的奇数序列；核0和核1分别对偶数奇数序列做原长度一半的逆FFT，然后双核同步；调用SIMD指令，核0进行前半部分的蝶形运算，核1进行后半部分的蝶形运算，最后乘以1/2得到原输入数据的逆FFT结果，然后双核同步后得到当前脉冲的脉压结果。2.如权利要求1所述的多通道大点数并行脉压获取方法，其特征在于，所述双核同步的方法包含：核0首先申请第a号信号量并等待核1申请第b号信号量；核1则首先等待核0的申请，检测到第a号信号量被申请后立即申请第b号信号量，并开始等待核0申请第a+1号信号量；核0检测到第b号信号量被申请后则释放第a号信号量并申请第a+1号信号量，然后开始等待核1释放第b号信号量；核1检测到第a+1号信号量被申请后则释放第b号信号量，核0检测到第b号信号量被释放之后再释放第a+1号信号量，到此即完成了核0与核1之间的同步；其中，a、b分别为两个不同信号量的编号。3.如权利要求1所述的多通道大点数并行脉压获取方法，其特征在于，所述运算原输入数据的FFT结果时，核0进行前半部分的蝶形运算包含：进行前半部分蝶形运算时，核0将奇数序列的FFT结果通过_complex_mpysp函数复乘旋转因子，并通过_daddsp函数与偶数序列的FFT结果相加，得到原输入数据FFT结果的前半部分。4.如权利要求1所述的多通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈謇，王志诚，余渝生，李爽爽，赵晗希，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31