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一种适用于穿墙雷达成像的墙体补偿算法姚雪;孔令讲;易川;刘剑刚【期刊名称】《雷达科学与技术》【年(卷),期】2014(12)6【摘要】在穿墙雷达成像领域，建筑墙体会改变电磁波的传播路径和速度，引入目标散射回波延迟误差，造成隐蔽目标成像散焦、位置偏移和多径幻象等。
对此提出一种墙体补偿技术，准确计算像素点与天线之间的聚焦延时，修正目标图像位置偏移和散焦等，实现聚焦目标图像。
首先，对回波数据采用后向投影成像算法，得到原始图像。
其次，利用 Radon 变换，并结合图像连通域检测得到墙体前后表面的位置。
最后，通过计算墙体前后表面距离，得到约束条件；在该条件下，假定墙体厚度和介电常数，对墙后目标进行补偿成像。
Matlab 仿真数据验证了该算法的有效性。
%With respect to through-wall-radar imaging,the ambiguities in wall characteristics including thickness and relative permittivity will change the speed and propagation path of electromagnetic wave.These changes will defocus the target image and displace the target away from its true position.A new algorithm is proposed to solve these problems.Though calculating focus delay from the pixel to the antenna accurately, we can correct target image position and focus the target image.Firstly,back-projection imaging algorithm is adopted to obtain the originalimage.Secondly,the Radon transformation and depth-first-searching algorithm are used to detect the position of wall.Finally,a constraint is got by calculating the distance between the front surface and the back surfaceof the wall.Under this condition,a couple of assumed wall parameters is adopted to from the focusing target image.【总页数】5页(P654-658)【作者】姚雪;孔令讲;易川;刘剑刚【作者单位】电子科技大学电子工程系，四川成都 611731;电子科技大学电子工程系，四川成都 611731;电子科技大学电子工程系，四川成都 611731;电子科技大学电子工程系，四川成都 611731【正文语种】中文【中图分类】TN957.52【相关文献】1.一种适用于穿墙雷达建筑布局成像算法∗ [J], 姚雪;孔令讲;苏玲霞;刘剑刚2.穿墙雷达中的一种多层墙体强度补偿方法 [J], 李志希;孔令讲;贾勇;赵中兴3.一种基于多核DSP的穿墙雷达成像算法的并行实现 [J], 张晨华;欧阳缮;叶金才;马荣华;王鲁豫4.穿墙雷达成像的墙体参数自适应预估算法 [J], 赵锐; 梁步阁; 杨德贵; 朱政亮; 李刚; 刘锦5.UWB-MIMO穿墙雷达三维成像与运动补偿算法研究 [J], 刘新;阎焜;杨光耀;叶盛波;张群英;方广有因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种基于OFDM的自同步穿墙雷达系统
王先达;李舟帆;李旦;张建秋
【期刊名称】《复旦学报：自然科学版》
【年(卷),期】2017(56)1
【摘要】本文提出了一个自同步的穿墙雷达系统.不同于现有利用外部同步时钟的穿墙雷达系统,它是采用基于正交频分复用(OFDM)的自同步技术和干扰对消算法,来解决有关收发端同步及强干扰对消问题,进而通过多载波融合波达角估计算法,进一步提供了障碍物后人体运动状况的检测性能,在软件无线电平台上,搭建了两发一收测试系统对提出的系统进行了验证.实验结果表明,该系统可实时探测障碍物后1.5m内的人体运动状况.
【总页数】9页(P71-78)
【关键词】通用软件无线电外设;正交频分复用;穿墙雷达;干扰对消;谱估计
【作者】王先达;李舟帆;李旦;张建秋
【作者单位】复旦大学信息科学与工程学院电子工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.51
【相关文献】
1.一种基于高维频率拟合技术的恒虚警穿墙雷达目标定位算法 [J], 丁一鹏;吴世有;王伟;方广有
2.一种基于多核DSP的穿墙雷达成像算法的并行实现 [J], 张晨华;欧阳缮;叶金才;
马荣华;王鲁豫
3.一种基于OFDM雷达通信一体化共享信号的干扰方法 [J], 马琳值;王理;史洲岩;翁呈祥
4.一种基于OFDM-chirp的雷达通信一体化波形设计与处理方法 [J], 赵玉振;陈龙永;张福博;李焱磊;吴一戎
5.一种基于时域差分的穿墙雷达BP成像算法 [J], 王涵宁;陆必应;周智敏;宋千因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
专利名称：一种基于多核DSP的三维成像声纳并行数据处理方法及应用该方法的数据处理系统
专利类型：发明专利
发明人：陈飞虎,黄勇,陈苏广,赵兴奋,黄海宁
申请号：CN201511016075.X
申请日：20151231
公开号：CN105629247A
公开日：
20160601
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于多核DSP的三维成像声纳并行数据处理方法及其数据处理系统，所述方法包括以下步骤：1）获取M*N维阵列回波数据；2）将回波数据做快速傅里叶变换，输出M*N 维阵元域信号；3）将傅里叶变换输出结果作一级波束形成运算；4）对一级波束形成计算后的输出结果进行抽取并重新组包，并作二级波束形成；5）对二级波束形成的输出结果进行取模处理；6）对取模处理后的输出结果作峰值滤波，得到最终的波束形成结果。
所述系统包括原始数据采集及传输、接收多核DSP处理器的控制命令参数的FPGA采集控制单元，用于发送控制命令参数、接收原始数据并进行并行波束形成运算处理的多核DSP处理器，实现命令参数及成像数据交互的网络交换机，实现多核DSP处理器之间数据交互的链接器接口以及电源模块。
申请人：苏州桑泰海洋仪器研发有限责任公司
地址：215125 江苏省苏州市工业园区星湖街218号C4楼101
国籍：CN
代理机构：苏州市新苏专利事务所有限公司
代理人：徐鸣
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基于多核DSP的SAR数据并行访问研究
周峰;李健
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2018(041)015
【摘要】合成孔径雷达(SAR)数据处理中的一个重要操作是分别访问存储器中的距离向和方位向数据,当前在Keystone多核DSP平台上主要使用单个核或EDMA 访问SAR数据,但很多情形下无法充分利用存储器的带宽.针对该问题,结合EDMA,DDR存储器等外设的硬件特性,提出一种适用于多核DSP的SAR数据分块映射存储方法及行切换开销最优的并行访问技术,并给出应用并行访问模式的一个充分条件.测试结果表明,分块映射存储方法能均衡距离向和方位向数据的访问速度,且更能充分地利用存储器带宽,提高数据的访问效率.
【总页数】5页(P26-30)
【作者】周峰;李健
【作者单位】中国电子科技集团公司第三十二研究所,上海 201808;中国电子科技集团公司第三十二研究所,上海 201808
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.52-34
【相关文献】
1.基于多核DSP互联架构的SAR处理研究与设计 [J], 张强;冯仰松;郭朋
2.多核DSP基于循环缓冲结构的SAR方位预滤波设计与实现 [J], 张雨轮;徐玮
3.基于多核DSP的SAR/InSAR实时成像算法设计与实现 [J], 董磊;冯媛
4.TMS320C6678多核DSP并行访问存储器性能的研究 [J], 周佩;周维超;王凯凯
5.基于多核DSP的SAR/InSAR实时成像算法设计与实现 [J], 董磊;冯媛
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基于多核DSP的SDIF雷达信号分选算法实现李吉民;王建涛;肖卫华;李英达【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2013(21)13【摘要】针对实际应用中电子战设备对雷达信号分选的实时性要求,在分析了序列差直方图算法和多核DSP任务并行模式的基础上,设计了基于TMS320C6678的八核DSP雷达信号分选电路,对密集的雷达信号进行分选.实验结果表明:该电路可对常规雷达信号实现快速分选,并且分速效果良好,系统可靠性高.%Aimming at the real-time requirement in practical application of the radar signals deinterleave,based on the analysis of the Sequential Difference Histogram (SDIF) radar signals deinterleave algorithm and parallel task in muticore DSP,a circuitry based on TMS320C6678,eight cores DSP was designed in order to deinterleave radar signals with different pulse repetition interval(PRI).It is proved that this circuitry works well with high speed and reliability when deinterleaving ordinary radar signals.【总页数】4页(P181-183,190)【作者】李吉民;王建涛;肖卫华;李英达【作者单位】空军航空大学吉林长春130022;空军装备研究院雷达与电子对抗研究所北京100085;空军航空大学吉林长春130022;空军航空大学吉林长春130022【正文语种】中文【中图分类】TN952【相关文献】1.基于改进SDIF算法的雷达脉冲信号分选技术研究 [J], 安琦;李勇华;杨建文;何子述2.基于多核DSP的高分辨距离像运动补偿算法实现 [J], 黄文韬;周建江;路冉3.一种基于多核DSP的穿墙雷达成像算法的并行实现 [J], 张晨华;欧阳缮;叶金才;马荣华;王鲁豫4.基于多核DSP的信号分选软件设计与实现 [J], 王春芸5.基于多核DSP的雷达信号分选设计与实现 [J], 秦令令;陆满君;陈涛;张文旭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于多核DSP激光成像雷达数据处理系统张文广;鲁敏;郭裕兰;滕书华;张军【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2015(045)011【摘要】采用多核DSP设计了一个用于地面目标检测的激光雷达实时图像处理系统.在详细分析算法各模块资源消耗量的基础上,完成了硬件电路设计,实现了以主辅拓扑结构为框架的软件并行处理系统开发.在系统实现时,先将图像进行分区,并合理地将分区后的图像分配到四个DSP核中进行处理.最后,将并行系统进一步扩展到双核和六核,并与单核系统进行性能比较.对算法运算时间的测试结果表明,系统处理一帧图像仅需50 ms达到了实时性要求.结果表明,对于固定负载的处理系统,单纯地通过增加并行的核数来提高加速比的幅度是有限的.当增加并行的核数已不能明显地提高计算效率时,在系统设计中应着重减少每个核串行运算的负载量.【总页数】7页(P1385-1391)【作者】张文广;鲁敏;郭裕兰;滕书华;张军【作者单位】国防科技大学自动目标识别重点实验室,湖南长沙410073;国防科技大学自动目标识别重点实验室,湖南长沙410073;国防科技大学自动目标识别重点实验室,湖南长沙410073;国防科技大学自动目标识别重点实验室,湖南长沙410073;国防科技大学自动目标识别重点实验室,湖南长沙410073【正文语种】中文【中图分类】TP336【相关文献】1.基于激光成像雷达的主被动光学图像融合技术研究 [J], 钟春晓2.基于多核DSP的激光点云解算算法并行设计 [J], 牛京玉;胡坚;孟凡荣;贺文静3.一种基于激光三维成像雷达距离像的目标检测方法 [J], 黄明晶;蹇渊;王雪梅;孟伟杰;马蒙蒙4.一种基于高速多核DSP的激光捷联惯组软件框架设计与实现 [J], 段祉鸿;李朝阳;狄世超;陈令刚;赵琳5.干涉成像雷达高度计数据处理系统 [J], 张祥坤;张云华;姜景山因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
2.10 一种新型多DSP并行处理结构国防科技大学电子科学与工程学院杨钧智薛国义李悦丽周智敏摘要：传统的雷达信号处理系统的设计方法是针对特定应用的，因此系统的通用性差，本文提出了一种新型的，由6片ADSP-21161N构成的多DSP并行处理结构，它具有运算能力强、I/O 带宽大、通信手段多样，能灵活地改变拓扑结构，可扩展、通用性强等特点，并且以此并行计算结构为核心设计实现了通用高速实时雷达信号处理系统。
关键词：多DSP 并行计算实时信号处理一、引言传统的雷达信号处理系统的设计是根据具体的需求确定算法流程以及硬件结构。
这导致了系统升级的困难加大，当信号处理的内容改变、要求处理的数据量加大、以及处理算法进行改进时，必须对整个系统进行重新设计。
而利用软件无线电的原理，可以构建通用的硬件平台，辅之于必要的软件系统，来实现各种信号处理功能。
本结构采用ADI公司的高速浮点DSP:ADSP-21161N。
ADSP-21161N结合了一个性能优良的浮点DSP核以及丰富的在片功能，并且提供了实用可靠的多处理器互联与并行处理的方式。
以六片ADSP-21161N构成的多处理器结构具有强大的处理能力，可以完成高速各种实时信号处理功能。
实时信号处理要求巨大的计算量与超高的计算速度，而现在的单片DSP很难满足要求，因此必须采用合理的多DSP并行计算结构。
雷达信号处理的特点要求处理结点具有大的I/O 带宽，以实现高数据吞吐能力。
通用系统还必须支持多种算法，因此应能根据不同并行算法的要求灵活地改变并行计算多DSP的拓扑结构，并提供方便多样的相互通信手段。
二、ADSP-21161N芯片简介ADSP-21161N是美国ADI公司近期推出的功能强大的32bit浮点DSP芯片，采用超级哈佛结构，拥有多条内部总线、高速运算单元、大容量存储器、灵活多样的外部接口。
它的核心工作频率可达100MHz，外部总线工作频率可达50MHz。
由于其内部包括两组处理单元，每组又运用三级流水线结构进行处理，故而运算处理速度可以达到600MIPS，以此来实现DSP 的低工作频率、高处理能力的功能从而降低了功耗。
一种基于多核DSP的穿墙雷达成像算法的并行实现张晨华;欧阳缮;叶金才;马荣华;王鲁豫【摘要】为了解决超宽带穿墙雷达成像算法实现效率低的问题,提出一种基于多核DSP的并行实现方法.该方法根据超宽带雷达BP成像算法的特点,选用主从模式的任务架构对其进行任务规划,利用核间通信机制(IPC)实现8核之间的同步通信及任务处理,并设计以太网传输接口实现DSP与PC端的数据快速互通.实验结果表明,在保证成像质量的前提下,提高了成像实现的实时性.【期刊名称】《桂林电子科技大学学报》【年(卷),期】2018(038)005【总页数】6页(P345-350)【关键词】多核DSP;穿墙雷达成像;核间通信;以太网接口【作者】张晨华;欧阳缮;叶金才;马荣华;王鲁豫【作者单位】桂林电子科技大学信息与通信学院 ,广西桂林 541004;桂林电子科技大学信息与通信学院 ,广西桂林 541004;桂林电子科技大学信息与通信学院 ,广西桂林 541004;桂林电子科技大学信息与通信学院 ,广西桂林 541004;桂林电子科技大学信息与通信学院 ,广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】TN957.51超宽带穿墙雷达技术由于具有良好的距离分辨率和穿透性，使其在军事、反恐、灾害救援等多种领域中发挥着巨大的作用。
随着现代科技的不断提升和发展，对于隐藏目标进行高效、快速探测的迫切需要，超宽带穿墙雷达不仅需要获得清晰的图像显示，而且还要满足实时性的要求，因此超宽带雷达实时成像系统对软件算法和硬件平台都有着极高的要求。
穿墙成像雷达的特点是信号复杂度高、数据量巨大、处理实时性较难实现。
就目前而言，硬件实现技术主要有现场可编程门阵列(field programmable gate array,简称FPGA)技术、专业ASIC(application specific integrated circuits)芯片技术、数字信号处理器(digital signal processing,简称为DSP)技术三大类。
FPGA普遍用来实现数字电路模块，拥有丰富的逻辑资源、I/O资源，适用于框图式编程、任务比较固定或者重复的场合，在信号处理的场景下主要利用自身的优势用来负责接口控制，完成较低复杂度的算法，一般普遍用于雷达信号的采集部分[1-3]。
专业ASIC芯片技术拥有较高的速度和尽可能小的面积以及完全满意的封装，但是其灵活较差，设计成本昂贵[4]。
DSP相比较于其他的处理器具有速度快、体积小和功耗低的特点，主要用来多条件操作、处理复杂的算法和协议。
选用TI公司的TMS320C6678多核DSP，基于KeyStone I架构的8核高性能、定点/浮点处理器，其中单核处理的最高频率为1.25 GHz[5]。
此DSP拥有丰富的片上接口资源，这些外部接口资源均可以广泛应用于外设与处理器之间的通信。
针对TMS320C6678的芯片特点以及含有的接口资源，设计实现了以太网通信，并且完成了穿墙雷达成像算法的实现。
1 雷达成像处理算法穿墙雷达成像是对墙体后的目标进行定位成像，在穿墙雷达成像算法中，由于超宽带雷达采集的信号为时域信号，后向投影(back projection,简称为BP)算法作为一种时域成像算法更为合适。
BP成像算法来自于计算机层析成像技术(computed tomography,简称为CT)，是一种逐点成像的雷达成像算法[6]。
BP雷达成像算法首先是对成像区域进行网格点划分，通过计算电磁波从发射端传播到接收端的时延，利用成像区域内网格点的回波强度值，进行时域相干叠加，得到所有网格点的后向散射强度，从而实现对探测目标的定位及高分辨成像。
该算法思想简单、精度高，通常适用于工程实现。
以单发单收的天线阵为例介绍BP雷达成像算法实现原理。
如图1所示，将墙后点目标简化为P点，雷达发射天线和接收天线分别位于T和R，d为墙体厚度，h1为雷达与墙体的距离，h2为目标与墙体的距离。
电磁波从空气进入墙体的入射点和从墙体进入空气的入射点分别为M0和M1，设入射点M0的入射角和发射角分别为α1和β1，天线单元中心坐标为Q(x0,y0)。
图1 穿墙雷达传播路径Fig.1 Radar propagation path through the wall若将空气看作为理想介质，在一般情况下，可将非磁性材料的相对磁导率近似等于1，干燥的普通砖墙电导率近似等于0，因此可由麦克斯韦方程将墙体内电磁波的传播速度简化为(1)其中：为墙体的折射率；μ0为空气中的磁导率。
在雷达探测墙后目标的过程中，需要经历多个路径传播，因实验雷达设备为收发同置雷达，为简化路径的计算量，近似发射天线和接收天线的位置为同一位置，即为(x0,y0)。
墙体内电磁波的传播时间为(2)若不考虑均匀墙体对电磁波速度的影响，产生的目标距离误差为(3)其中cosβ1=1，当β≤10°。
由此，墙体内时延估计误差为(4)由于墙体宽度远远小于天线到目标的距离长度，在不考虑墙的折射下，采用简化的时延计算方法，雷达信号从发射天线到接受天线的时延为(5)对天线接收的信号进行相干叠加，便可得到目标P的成像值为(6)其中：u为一阀值，用于减少拖尾；n为天线数，通过上述计算方法对成像区域内的各点进行像素值计算，从而可得到整个成像区域的图像信息，实现目标成像。
雷达成像中是利用多个雷达通道同时对目标进行观测，如图2所示,这又增加了大量的矩阵、乘加等运算。
由此看出BP成像的计算量是非常巨大的。
图2 多通道雷达采集场景Fig.2 Multi-channel radar acquisition scene由以上分析可得BP成像的算法流程如图3所示。
图3 BP算法流程Fig.3 BP algorithm flowBP雷达成像的基本思想就是“延迟-求和”，通过回波信号进行时域上的相干叠加，进而得到高分辨率的成像。
算法流程为：1) 除去回波背景信号；2) 所有网格点距离雷达位置的时间时延；3) 进行反向投影到每个网格点；4) 将所有通道信号结果相加。
将BP成像的区域一般认为设定一个成像区域，以网格点4 K×4 K的数据规模为例。
首先每个点都要进行2次开方运算，因此所有网格点的开方计算量为4K×4K×2。
再将所有网格点数的结果进行矩阵计算，计算量为4 K×4 K×4 K。
最后将所有通道的所有网格点的结果进行相加，计算量为4 K×4 K×4 K。
按照并行程序设计方法，设计流程为：1) 对算法任务进行划分。
由雷达数据的特殊性，将划分对象定为数据。
超宽带雷达采集的信号数据是由所有通道的数据量组合而成，若将每个通道的数据量划分为一个基本任务数量，计算的数据量可划分为n个基本任务，n取决于雷达采集通道的数量。
而且通道间的数据是彼此独立的，在BP成像算法的计算中是相互不受影响的。
2) 对任务间进行通信设计。
整个任务的完成总体呈现是总分总的形式：总-分：原始数据是一个整块，当基本任务确定后，进行各自任务的计算工作，进行矩阵、开方、乘加等一列运算后，后向投影到网格点区域内。
分-总：当各个通道结束计算后，将各个通道的计算结果进行累加，形成高分辨率的成像。
雷达装置每个通道的采样率是一样的，因此计算的数据量也是相同，对于每个基本任务的计算过程是相同的，最后累加的通信方式也是一致的。
基本任务之间不受彼此影响，因此各基本任务是同时并行执行的，通信的操作也可以是并行执行的,而且将通信的开销降到最低。
3) 聚合。
TI公司的多核处理器拥有8个内核，假如要处理8个通道的数据，可将每个通道的数据对应一个核处理器，这样不仅每个核的任务相同，而且与外界数据的通信也大致相同，这样可以有很好的程序移植性，为以后的工作提供了方便。
若处理的通道数有所增加，依据相似的道理，根据通道数的变化将部分通道进行结合，交给一个核处理器进行执行，一般情况下是采取均分的措施。
4) 映射。
映射是将每个任务映射到某个具体的处理器上。
不仅要考虑负载均衡问题，又要解决任务调度的问题。
映射的总目标就是尽可能地减少算法的执行时间。
当整个的算法任务在各处理器之间分配均匀时，处理器的效率最高。
任务分块刚好与选择的处理器的核数一致，因此将基本任务分配到每个处理器核即可。
由此可以将每个通道的计算划分为一个任务组，并且分配到处理器来并行处理。
本实验设计实际实验场景雷达的阵列数为8，即公式(6)中n为8。
每个通道接收到的信号数据量为4 096个样本，因此成像计算数4 096×8。
为实现BP成像实时处理，针对BP成像算法的计算特点，将8个通道雷达采样数据平均分配给8个核，即每个核处理一个通道的数据(4 096个样本)，将成像算法的最后一步叠加运算交给一个核(Core0)进行运算，这样既充分利用了多核的多任务性，又提高了成像的计算效率。
2 超宽带穿墙雷达成像的实现方法2.1 程序并行设计在多核处理器中，任务相互独立的运行，各核之间不进行干扰，可以将处理核的性能发挥到最大，使得执行效率更高。
适用于多核DSP并行处理模型主要分为主从模型(master/slave model)和数据流模型(data flow model)2种。
1)主从模型。
主从模型(图4)是一种集中控制，分布执行的模型。
主核控制从核执行任务，并负责I/O接口数据的输入输出。
主核可以访问系统的所有资源，并与从核进行频繁的通信，从核运行各自的任务程序，从核之间相互独立。
适应于数据量较大的算法实现应用。
图4 主从模型Fig.4 Master-slave model2)数据流模型。
数据流模型(图5)是一种分布式控制。
每个核使用不同的算法程序，将结果传递到下一个处理核进行下一步的数据处理。
适用于算法复杂且彼此之间依赖性很强的应用。
因为雷达成像算法的并行任务设计，选择主从模型。
主从模式的难点在于各个单核任务执行的均衡性，也就是说当每个核处理任务的时间相同，这样才能达到整个芯片性能的高度发挥。
将成像算法任务分配到各个DSP核并行执行，每一核处理的数据量是均等的，也就是说在主核完成基本的初始化后，各核处理任务的时间基本相同，而且处理任务之间相互独立，因此可以高效利用8核共同完成成像算法。
图5 数据流模型Fig.5 Data flow model各核任务的具体分配如下：Core0作为主控核，主要完成初始化工作、任务的创建分配调度，以及控制接口I/O的操作，包括接收前端传递的数据，并将处理好的数据进行整合输出到系统后端做处理。
Core1-Core7接受到数据后执行算法程序，并将结果传输给Core0。
2.2 核间通信中断核与核之间的通信要求作为多核软件设计流程的重要内容，核间通信机制IPC(Inter processor communication)作为多核之间的通信机制[7]，专门用作核与核之间的数据通信和状态同步等操作。
