Reutech雷达系统开发基于模型设计的海军海空监视雷达
挑战
解决方案
结果
- 开发时间缩短了两个工程师年
- 信号处理设计重用
- 可靠的固件了
“如果没有基于模型的设计，按时完成这个项目是非常困难的。使用HDL Coder生成代码的能力，以及将信号处理算法设计从详细的硬件实现中分离出来的能力，帮助我们在项目上减少了两个工程师的工作量。”
凯文·威廉姆斯，Reutech雷达系统公司
由Reutech雷达系统公司(RRS)设计和制造的RSR 210N是一种多用途2D雷达，用于直升机支援行动以及一般监视和舰船自卫。它是一种三通道脉冲多普勒雷达系统，设计用于在恶劣环境下高效工作，并在天气、海洋和陆地条件下准确探测小型、快速移动的目标，这些目标会导致杂波或不必要的雷达回波。
RRS工程师使用基于模型的设计与MATLAB®和仿真软件®为RSR 210N开发自适应检测和信号处理系统，并在FPGA上实现。
RRS的系统工程师Kevin Williams说:“基于模型的设计使我们能够将底层信号处理体系结构所需的工程工作(包括相关的IO和数据传输通道)与核心信号处理算法所需的工作分离开来。”“这种方法节省了时间，降低了风险，并帮助我们从两个学科的工程师团队中得到最好的结果。”
挑战
为海上作战而建造的雷达系统必须在动态环境中处理广泛的条件。RRS团队需要根据海试期间收集的数据迅速更新和改进设计。信号处理算法的复杂性加剧了这一挑战，它必须随着时间计算杂波统计量，以确定自适应检测器的阈值。
在过去，RRS工程师通过分别设计信号处理器的单个元素和手动编写HDL代码来开发类似的系统。当整个设计无法容纳在单个FPGA上时，团队必须开发一个用于元素之间数据通信的框架。系统级调试只有在元素集成之后才能开始。
RRS工程师希望在开发过程中更早地启动系统级验证，以尽快识别和解决缺陷。他们还试图通过自动生成HDL代码来加速开发迭代，而不是手工编写。
解决方案
RRS工程师在MATLAB和Simulink中开发了rsr210n信号处理系统，并使用HDL Coder™在HDL中实现。
工程师们使用MATLAB开发了信号处理器核心组件的算法。在MATLAB中对组件进行调试和验证后，他们使用Stateflow在Simulink中对算法进行建模®建模状态机控制元素。
工程师们将信号处理器的数字脉冲压缩器、多普勒滤波器、导航视频处理器和自适应恒定虚警率(CFAR)和叶片闪光探测器的单独Simulink模型集成为一个完整的系统模型。
在通过Simulink中的仿真验证了算法的准确性后，工程师们使用定点设计器™将浮点设计转换为定点设计。
工程师们使用HDL Coder从他们的模型中生成了超过75000行HDL代码。
在FPGA测试期间，团队记录了结果和其他诊断数据。这些数据在MATLAB中进行后处理，以根据Simulink模型验证HDL的实现。
雷达系统进行了探索性的海上试验。在重新生成HDL为下一次试验做准备之前，该团队使用在这些试验中收集的数据来改进设计并优化Simulink中的关键参数。
结果
开发时间缩短了两个工程师年．Williams说:“与手工编码相比，基于模型的设计使我们的开发时间减少了大约两年。”“我们花了更少的时间让我们的算法正确运行，并将它们翻译成HDL。”
信号处理设计重用．Williams说:“在RSR 210N项目中，我们建立了参数化Simulink组件模型的最佳实践，这样数据类型、内存深度、总线宽度和设计的其他方面都可以很容易地重新配置。”“因此，我们能够在其他项目中重用几个组件。”
可靠的固件了．Williams说:“我们使用基于模型的设计开发的信号处理器固件在第一个系统交付之前的两年时间里基本没有变化。”“根据我们过去项目的经验，我们没有想到在过程中这么早就能达到这种可靠性和准确性的水平。”
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