RSR 210N是一部由Reutech雷達系統(tǒng)公司（RRS）所設計和建造的多用途兩坐標雷達，它可以用于直升機支援任務，也可用作通用警戒或艦船防衛(wèi)。這是一部三通道脈沖多普勒雷達系統(tǒng)，設計要求它能夠在嚴苛的環(huán)境下有效地工作，并能在各種氣象條件和地雜波/海雜波干擾下，精確檢測到快速移動的小目標。

RRS的工程師們使用MATLAB和Simulink，采用基于模型的設計（Model Based Design）流程，為RSR 210N開發(fā)出了自適應的檢測和信號處理系統(tǒng)，并基于FPGA實現(xiàn)。

RSR 210N多用途兩坐標雷達系統(tǒng)

“基于模型的設計可以將底層的信號處理架構設計（包括相應的IO和數(shù)據(jù)傳遞通道等）與核心信號處理算法的開發(fā)工作分離開來。”RRS的系統(tǒng)工程師Kevin Williams這樣說?！斑@種方法節(jié)省了時間、降低了風險，使我們從以上兩個不同領域的工程師團隊得到最優(yōu)的設計。”

挑戰(zhàn)

設計艦載雷達的首要目標是它能夠在動態(tài)變化的環(huán)境中，適應較大范圍的多種海況。RRS團隊必須在航海試驗時收集到的數(shù)據(jù)基礎上，對設計進行快速的更新和修正。這一挑戰(zhàn)，因信號處理的復雜性，變得更加困難，比如，要在一段時間內對雷達雜波進行統(tǒng)計，以確定自適應檢測器的閾值。

過去，RRS工程師們是通過替每個信號處理器設計單獨的單元，并手工編寫HDL代碼來完成類似的系統(tǒng)開發(fā)。但是，如果整個設計無法放入單個FPGA的話，那么團隊就不得不為各單元之間的數(shù)據(jù)通信開發(fā)一個架構。系統(tǒng)級的查錯功能只能等到每個單元都集成到一起之后才能開始。

現(xiàn)在，RRS工程師們想要：

在開發(fā)流程的早期就開始系統(tǒng)級驗證，并盡快解決錯誤；

不需要用手寫而是采用自動生成HDL代碼的方式來加速開發(fā)中的迭代。

解決方案

RRS工程師們用MATLAB和Simulink開發(fā)出了RSR 210N的信號處理系統(tǒng)，并用HDL Coder自動生成的代碼予以實現(xiàn)。

首先，工程師們用MATLAB為信號處理器的核心單元開發(fā)出算法。經(jīng)過對所有單元進行調試和驗證之后，工程師們在Simulink中創(chuàng)建算法模型，并用Stateflow為狀態(tài)機控制單元建模。他們把信號處理器中的數(shù)字脈沖壓縮模塊、多普勒濾波器、導航視頻處理器、以及自適應恒虛警率（CFAR）檢測器等的模型集成為一個完整的系統(tǒng)模型。

工程師在Simulink中進行仿真，驗證這些算法的準確性之后，他們使用Fixed Point Designer把浮點數(shù)據(jù)模型設計轉化為定點數(shù)據(jù)模型。隨后，工程師們用HDL Coder從這些模型中自動產(chǎn)生出了75,000多行HDL代碼。

在FPGA測試中，團隊獲得了各種結果和診斷數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在MATLAB中進行后處理，來驗證HDL實現(xiàn)與Simulink模型之間的結果一致。

這一雷達系統(tǒng)最后完成了探索性的海上試驗。團隊使用所收集到的數(shù)據(jù)，對設計進行了修正，并對Simulink中的關鍵參數(shù)進行了優(yōu)化，并再次生成HDL代碼，以供下次海試之用。

若不采用基于模型的設計，要想按時完成本項目將會非常困難。使用HDL Coder自動生成HDL代碼，以及將信號處理算法的設計與詳細的硬件實現(xiàn)分離開來，這兩項能力幫我們節(jié)省了兩個工程師人年。

——Kevin Williams

Reutech Radar System

設計開發(fā)時間減少兩個工程師人年。Williams說：“相比于手寫代碼，基于模型的設計讓我們的開發(fā)時間節(jié)省了大約兩個工程師人年。從開發(fā)算法到功能驗證再到HDL實現(xiàn)，這一過程我們節(jié)省了大量的時間。

信號處理模塊可復用。“在RSR 210N項目開發(fā)過程中，我們建立起了一套將Simulink模塊參數(shù)化的最佳實踐，以此可以對諸如數(shù)據(jù)類型、內存深度、總線寬度以及設計的其他方面便捷地進行重新設置。其結果是我們可以把許多信號處理單元復用到其他項目中去?！盬illiams又說。

交付高可靠的固件?！拔覀兪褂没谀Ｐ偷脑O計開發(fā)的信號處理器固件，在第一套系統(tǒng)交付之前的兩年內，基本上沒有大的改動?；谶^去項目的經(jīng)驗，在整個項目的早期階段，能達到這種水平的可靠性和準確性，確實是我們不敢奢望的?！盬illiams最后說。