Reutech雷达系统开发基于模型设计的海军空中和海上监视雷达
挑战
解决方案
结果
- 开发时间缩短了两个工程师年
- 复用信号处理设计
- 可靠固件交付
“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与详细的硬件实现分离的能力，帮助我们在项目上减少了两个工程师年的工作量。”
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引起杂波或不需要的雷达回波的小型快速移动目标。
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架构所需的工程工作(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开。”“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获得最佳效果。”
挑战
为海上作业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快速更新和完善设计。信号处理算法的复杂性加剧了这一挑战，必须随着时间的推移计算杂波统计数据，以确定自适应探测器的阈值。
在过去，RRS工程师通过分别设计信号处理器的各个元素并手动编写HDL代码来开发类似的系统。当整个设计无法容纳在一个FPGA上时，团队必须开发一个元素之间数据通信的框架。系统级的调试只有在各个元素集成之后才能开始。
RRS工程师希望在开发过程的早期开始系统级验证，以尽快识别和解决缺陷。他们还试图通过自动生成HDL代码而不是手工编写来加快开发迭代。
解决方案
RRS工程师在MATLAB和Simulink中开发了RSR 210N信号处理系统，并使用HDL Coder™在HDL中实现。
在MATLAB中，工程师们为信号处理器的核心组件开发了算法。在MATLAB中调试和验证组件后，他们使用Stateflow在Simulink中建模算法®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气机、多普勒滤波器、导航视频处理器、自适应恒虚警率(CFAR)和叶片闪光探测器的单独Simulink模型集成到一个完整的系统模型中。
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，以对照Simulink模型验证HDL的实现。
雷达系统进行了试航。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，然后重新生成HDL，为下一次试验做准备。
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能够将开发时间缩短约2个工程师年。“我们花了更少的时间让我们的算法正确运行，并将它们转换为HDL。”
复用信号处理设计．Williams说:“在RSR 210N项目期间，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轻松地重新配置。”“因此，我们能够在其他项目中重用几个组件。”
可靠固件交付．Williams说:“在第一个系统交付之前，我们使用基于模型的设计开发的信号处理器固件在两年内基本保持不变。”“根据我们过去项目的经验，我们没想到在这个过程中这么早就达到了这种水平的可靠性和准确性。”
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