基于以太网总线的doa估计数字电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于以太网总线的DOA估计数字电路，包括中央处理器、模数转换器、现场可编程门阵列和以太网接口，所述中央处理器通过以太网接口连接以太网总线，所述中央处理器通过现场可编程门阵列连接模数转换器。本发明通用性较好，传输速率高。
【专利说明】基于以太网总线的DOA估计数字电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种DOA(Direction of arrival,波达方向)估计数字电路,具体是一种基于以太网总线的DOA估计数字电路。
【背景技术】
[0002]在以往的一些DOA估计电路中，常采用DSP (Digital Signal Processing,数字信号处理)芯片运行DOA估计算法软件，很难动态、灵活地加载各种DOA估计程序。另外对外数据交互很少使用高速总线，导致数据交互较慢，处理时延较大，实时性较差。
【发明内容】
[0003]发明目的:针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种通用性较好，传输速率高的基于以太网总线的DOA估计数字电路。
[0004]技术方案:为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种基于以太网总线的DOA估计数字电路，包括中央处理器、模数转换器、现场可编程门阵列和以太网接口，所述中央处理器通过以太网接口连接以太网总线，所述中央处理器通过现场可编程门阵列连接模数转换器。
[0005]进一步的，所述模数转换器有多个，分别对相应天线阵元中接收到的射频信号进行采样，并将采样后得到的数字信号送到现场可编程门阵列中，并在现场可编程门阵列中实现DOA估计处理。
[0006]进一步的，所述现场可编程门阵列通过运行中央处理器中的DOA估计算法处理所
述数字信号。
[0007]进一步的，所述中央处理器和现场可编程门阵列采用SCA软件框架。
[0008]进一步的，所述SCA软件框架包括操作环境和CORBA中间件。
[0009]进一步的，所述操作环境包括实时操作系统和板级支持包，所述核心框架描述接口的定义、目标和操作。
[0010]进一步的，所述中央处理器采用实时操作系统，并使用CORBA中间件作为各个波形组件间的软总线；通过所述CORBA中间件，中央处理器运行各个波形组件，并将各种DOA估计算法加载到现场可编程门阵列中。
[0011]进一步的，所述波形组件包括接口和数据转换组件、算法选择与加载组件、DOA估计算法组件以及管理与控制组件。
[0012]进一步的，所述管理与控制组件根据从以太网总线得到DOA估计种类，从DOA估计算法组件中选择相应的DOA估计算法，再通过算法选择与加载组件将这些DOA估计算法加载到现场可编程门阵列中运行。
[0013]进一步的，所述接口和数据转换组件用于将模数转换器转换的数据送到现场可编程门阵列处理，并将DOA估计处理得到的数据通过CORBA中间件由现场可编程门阵列送至中央处理器，最终送到以太网接口。[0014]有益效果:本发明的DOA估计数字电路基于以太网总线，通用性较好，传输速率高；同时采用了 SCA软件架构，具有较好的代码可重用性和可扩展性。本发明可以灵活应用到多种测向系统和场合。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的DOA估计数字电路的组成示意图；
图2为本发明的DOA估计数字电路系统软件的基本结构图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0017]本发明米用了SCA (Software Communication Architecture,软件通信体系框架)的架构，SCA架构通过灵活的应变能力，提高业务的质量，同时简化硬件的组成，提供快速适应新标准的管理方式，同时为不同的SCA波形应用提供了可移植的平台，并通过充分采用COTS (Commercial-off-the-shelf,商用现成品或技术)减少了开发成本,通过软件重用等技术减少了新波形的开发周期。同时，本发明采用以太网总线进行外部数据信息的传输，以太网是一种标准开放式的网络，由其组成的系统兼容性和互操作性好，资源共享能力强，可以很容易将控制现场的数据与信息系统上的资源共享；数据的传输距离长、传输速率高；低成本、易组网，与外部计算机、服务器的控制接口方便联接。正因为有诸多的优点，以太网总线在国内外得到了迅速的普及。
[0018]本发明是一种基于以太网总线的DOA估计数字电路，可实现六路接收信号的DOA估计处理。该电路采用以太网总线，具有传输速率高的特点，满足多通道信号的DOA估计要求；采用SCA架构，可灵活加载各种DOA估计算法，能够提高DOA估计处理精度。
[0019]本发明可以实现射频信号的数字化转换和DOA估计。它主要由I个CPU(CentralProcessing Unit,中央处理器)芯片、6 个高端 A/D (Analog to digital converter,模数转换器)芯片、I个FPGA (Field — Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)芯片、I个以太网接口芯片及其它外围电路组成。CPU芯片选用MPC8614，A/D芯片选用AD公司的AD976A, FPGA芯片选用Xilinx公司的XC5VSX35-12,以太网接口芯片选用DM9000A。该DOA估计数字电路组成示意图如图1所示。
[0020]其中6个A/D芯片分别对6个天线阵元中接收到的射频信号进行采样，将采样后得到的数字信号送到FPGA芯片中，并在FPGA芯片中实现DOA估计处理，运行DOA估计波形组件。
[0021]模块中CPU芯片和FPGA芯片采用SCA软件框架，该SCA软件框架主要由操作环境、CORBA (Common Object Request Broker Architecture,公共对象请求代理体系结构)中间件等几部分组成。操作环境包括核心框架(CF,Core Framework)和一些基础软件，如RTOS (Real-time operating system,实时操作系统)、BSP (Board Support Package,板级支持包)等。核心框架(CF)描述接口的定义、目标和操作，为软件应用开发者提供了一个低层软件和硬件的抽象。CORBA中间件的使用可以大大提高系统的可扩展性和可移植性，使得软件组件具有很好的可替换性。
[0022]CPU采用RTOS实时操作系统，在系统中使用CORBA中间件作为各个波形组件间的软总线(也称“C0RBA总线”)。结合DOA估计波形的实际情况，波形组件可以分为以下4个波形应用组件:接口和数据转换组件、算法选择与加载组件、DOA估计算法组件、管理与控制组件。DOA估计数字电路系统软件的基本结构如图2所示。通过CORBA总线，DOA估计数字电路中的CPU可以运行任何组件，并将各种DOA估计算法加载到FPGA芯片中。其中管理与控制组件将根据以太网总线得到DOA估计种类，从DOA估计算法组件中选择相应的MUSIC(Multiple signal classification,多重信号分类)、Cyclic MUSIC (Cyclic Multiplesignal classification,循环多重信号分类)等高分辨率DOA估计算法，再通过算法选择与加载组件将这些DOA估计算法加载到FPGA芯片中运行。接口和数据转换组件负责将A/D芯片转换的数据送到FPGA中处理，并将DOA估计处理得到的数据通过CORBA总线由FPGA送至CPU,最终送到以太网接口芯片。
【权利要求】
1.一种基于以太网总线的DOA估计数字电路，其特征在于:包括中央处理器、模数转换器、现场可编程门阵列和以太网接口，所述中央处理器通过以太网接口连接以太网总线，所述中央处理器通过现场可编程门阵列连接模数转换器。
2.根据权利要求1所述基于以太网总线的DOA估计数字电路，其特征在于:所述模数转换器有多个，分别对相应天线阵元中接收到的射频信号进行采样，并将采样后得到的数字信号送到现场可编程门阵列中，并在现场可编程门阵列中实现DOA估计处理。
3.根据权利要求2所述基于以太网总线的DOA估计数字电路，其特征在于:所述现场可编程门阵列通过运行中央处理器中的DOA估计算法处理所述数字信号。
4.根据权利要求1所述基于以太网总线的DOA估计数字电路，其特征在于:所述中央处理器和现场可编程门阵列采用SCA软件框架。
5.根据权利要求4所述基于以太网总线的DOA估计数字电路，其特征在于:所述SCA软件框架包括操作环境和CORBA中间件。
6.根据权利要求5所述基于以太网总线的DOA估计数字电路，其特征在于:所述操作环境包括实时操作系统和板级支持包，所述核心框架描述接口的定义、目标和操作。
7.根据权利要求4所述基于以太网总线的DOA估计数字电路，其特征在于:所述中央处理器采用实时操作系统，并使用CORBA中间件作为各个波形组件间的软总线；通过所述CORBA中间件，中央处理器运行各个波形组件，并将各种DOA估计算法加载到现场可编程门阵列中。
8.根据权利要求7所述基于以太网总线的DOA估计数字电路，其特征在于:所述波形组件包括接口和数据转换组件、算法选择与加载组件、DOA估计算法组件以及管理与控制组件。
9.根据权利要求8所述基于以太网总线的DOA估计数字电路，其特征在于:所述管理与控制组件根据从以太网总线得到DOA估计种类，从DOA估计算法组件中选择相应的DOA估计算法，再通过算法选择与加载组件将这些DOA估计算法加载到现场可编程门阵列中运行。
10.根据权利要求8所述基于以太网总线的DOA估计数字电路，其特征在于:所述接口和数据转换组件用于将模数转换器转换的数据送到现场可编程门阵列处理，并将DOA估计处理得到的数据通过CORBA中间件由现场可编程门阵列送至中央处理器，最终送到以太网接口。
【文档编号】H04L12/26GK103716212SQ201410030185
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】张兴敢, 俞春华, 邱小军, 柏业超, 陈小利, 祁峥东, 张磊 申请人:南京大学