一种基于TLK2711传输的AD采集数据FPGA处理仿真验证系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于TLK2711传输的AD采集数据FPGA处理仿真验证系统，使用高速串行传输芯片TLK2711对探测雷达大型外场试验的原始数据进行传输并存储，可确保每次大型外场试验都可以取得原始的真实回波数据；采用FPGA实时处理与MATLAB后处理相结合的数据分析技术，可实现理论算法与硬件产品实时处理的并行验证，处理结果一致性好，为准确快速定位问题、算法修正提供了强有力的支撑，有效提升了大型试验的效率、避免了试验反复带来的高额成本。避免了试验反复带来的高额成本。避免了试验反复带来的高额成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TLK2711传输的AD采集数据FPGA处理仿真验证系统


[0001]本专利技术属于空间微波遥感
，涉及星载探测雷达地面大型试验中的回波特性分析、算法优化、处理流程问题定位等环节，尤其涉及一种基于TLK2711传输的AD采集数据FPGA处理仿真验证系统。

技术介绍

[0002]在月球、火星、小行星等行星探测中，测距测速敏感器是着陆器的重要载荷，主要功能是发射雷达波至天体表面，接收后向散射的回波，并对回波进行采样、优化和处理，从而获得探测器相对于天体表面的距离和速度等重要参数信息。为了满足探测器在整个着陆过程中安全、稳定和可靠，测距测速敏感器必须进行大量试验(吊高、塔架、校飞试验等)的验证工作，这些试验具有准备周期长、试验难度大、需多部门协同完成等特点。地面验证阶段，为确保每次试验验证的充分性，敏感器除获取最终的测距、测速结果及相关遥测信息外，原始回波信号的获取及后处理也至关重要；同时为提升试验效果，算法优化必须结合硬件产品的实际处理流程，确保优化措施可靠有效，避免无效试验。
[0003]传统的数据采集设备使用AD采样，受限于芯片差别、硬件设计差异，与星载信号处理器采集的原始回波信号难以统一；同时传统的基于MATLAB的算法仿真技术通常未考虑与硬件实时处理一致性的问题，对FPGA定点运算中的截位控制也未考虑，导致仿真结果与实际处理结果偏差较大。针对星载探测雷达算法日益复杂、外场试验难度大成本高、算法优化需要结合硬件实时处理流程等需求，迫切需要一种系统设计简单、原始回波数据准确可靠、能够高效进行试验数据分析、算法优化、故障快速定位排查的仿真验证方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于TLK2711传输的AD采集数据FPGA处理仿真验证系统。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：
[0006]一种基于TLK2711传输的AD采集数据FPGA处理仿真验证系统，包括TLK2711、数据采集设备、FPGA实时处理仿真单元、MATLAB后处理仿真单元和结果对比单元；
[0007]所述TLK2711安装于测距测速敏感器硬件电路中，测距测速敏感器硬件电路中的FPGA将其接收的原始回波数据转发给TLK2711，TLK2711对接收的数据进行并串转换，得到串行数据发送给数据采集设备；
[0008]数据采集设备将接收的串行数据进行解析处理，将处理后的数据同时发送给FPGA实时处理仿真单元和MATLAB后处理仿真单元；
[0009]FPGA实时处理仿真单元对接收的数据按照测距测速敏感器硬件电路FPGA的处理方式进行仿真处理，得到FPGA仿真处理结果；
[0010]MATLAB后处理仿真单元按照测距测速算法流程对接收的数据进行仿真处理，得到MATLAB仿真处理结果；
[0011]结果对比单元将FPGA仿真处理结果和MATLAB仿真处理结果进行比对，若两者处理结果相对误差＜0.1％，则FPGA处理仿真验证通过；若两者处理结果相对误差≥0.1％，则FPGA处理仿真验证不通过。
[0012]测距测速敏感器硬件电路包括AD芯片和FPGA；AD芯片用于采集原始回波数据，对其进行模数转换后发送给FPGA，FPGA一方面将接收的原始回波数据转发给TLK2711，另一方面对接收的原始回波数据进行下变频、滤波和FFT处理。
[0013]硬件电路中AD芯片和TLK2711的参数需满足如下关系：
[0014]N
AD
×
f
AD
×
λ<f
2711
×
α
×
β
[0015]其中，N
AD
为AD芯片采样位宽，f
AD
为AD芯片采样速率，λ为采样占空比，f
2711
为TLK2711传输速率，α为TLK2711传输效率，β为TLK2711降额因子。
[0016]TLK2711的数据传输协议如下：
[0017]数据包头部、尾部均填充同步数据码；
[0018]数据包中应包含辅助信息，所述辅助信息包括处理过程中的截位控制码、处理结果、采样时间和数据包计数，所述辅助信息由TLK2711从接收的数据中提取。
[0019]数据采集设备采用与TLK2711相同的数据传输协议。
[0020]数据采集设备将接收的串行数据进行解析处理，得到数据包以及辅助信息，同时发送给FPGA实时处理仿真单元和MATLAB后处理仿真单元。
[0021]MATLAB后处理仿真单元运行时，过程数据均进行量化及取整处理，且量化时与FPGA内部量化位宽一致，取整处理时与FPGA定点取整方式保持一致。
[0022]若FPGA处理仿真验证不通过，则通过分析比对各步骤执行完成时数据的一致性，快速定位引发数据不一致的处理步骤，进行问题排查。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0024]本专利技术系统设计简单，使用高速串行传输芯片TLK2711对探测雷达大型外场试验的原始数据进行传输并存储，可确保每次大型外场试验都可以取得原始的真实回波数据；采用FPGA实时处理与MATLAB后处理相结合的数据分析技术，可实现理论算法与硬件产品实时处理的并行验证，处理结果一致性好，为高效进行试验数据分析、准确快速定位问题、算法修正优化提供了强有力的支撑，有效提升了大型试验的效率、避免了试验反复带来的高额成本。
附图说明
[0025]图1是本专利技术方法的流程图；
[0026]图2是本专利技术方法FPGA实时处理与MATLAB后处理仿真流程图；
[0027]图3是本专利技术方法实施例中FPGA数据处理位宽流程；
[0028]图4是本专利技术方法实施例中FPGA处理与MATLAB处理结果相对误差曲线。
具体实施方式
[0029]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整
的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0030]本专利技术设计如下：
[0031]设计测距测速敏感器硬件电路，所述硬件电路包括AD芯片、FPGA和TLK2711；AD芯片用于采集原始回波数据，对其进行模数转换后发送给FPGA，FPGA一方面将接收的原始回波数据转发给TLK2711，另一方面对接收的原始回波数据进行下变频、滤波和FFT处理；TLK2711对接收的原始回波数据进行并串转换，得到串行数据发送给数据采集设备。
[0032]数据采集设备将接收的串行数据进行解析处理，将处理后的数据同时发送给FPGA实时处理仿真单元和MATLAB本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TLK2711传输的AD采集数据FPGA处理仿真验证系统，其特征在于，包括TLK2711、数据采集设备、FPGA实时处理仿真单元、MATLAB后处理仿真单元和结果对比单元；所述TLK2711安装于测距测速敏感器硬件电路中，测距测速敏感器硬件电路中的FPGA将其接收的原始回波数据转发给TLK2711，TLK2711对接收的数据进行并串转换，得到串行数据发送给数据采集设备；数据采集设备将接收的串行数据进行解析处理，将处理后的数据同时发送给FPGA实时处理仿真单元和MATLAB后处理仿真单元；FPGA实时处理仿真单元对接收的数据按照测距测速敏感器硬件电路FPGA的处理方式进行仿真处理，得到FPGA仿真处理结果；MATLAB后处理仿真单元按照测距测速算法流程对接收的数据进行仿真处理，得到MATLAB仿真处理结果；结果对比单元将FPGA仿真处理结果和MATLAB仿真处理结果进行比对，若两者处理结果相对误差＜0.1％，则FPGA处理仿真验证通过；若两者处理结果相对误差≥0.1％，则FPGA处理仿真验证不通过。2.根据权利要求1所述的一种基于TLK2711传输的AD采集数据FPGA处理仿真验证系统，其特征在于，测距测速敏感器硬件电路包括AD芯片和FPGA；AD芯片用于采集原始回波数据，对其进行模数转换后发送给FPGA，FPGA一方面将接收的原始回波数据转发给TLK2711，另一方面对接收的原始回波数据进行下变频、滤波和FFT处理。3.根据权利要求2所述的一种基于TLK2711传输的AD采集数据FPGA处理仿真验证系统，其特征在于，硬件电路中AD芯片和TLK2711的参数需满足如下关系：N
AD
×
f
AD
×
λ&lt...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾建超，张爱军，李彬，薛强，李拴劳，王振西，孙星，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：