关于Reutech使用基于模型的设计，开发舰载海空搜索雷达的相关介绍

RSR 210N是一部由Reutech雷达系统公司（RRS）所设计和建造的多用途两坐标雷达，它可以用于直升机支援任务，也可用作通用警戒或舰船防卫。这是一部三通道脉冲多普勒雷达系统，设计要求它能够在严苛的环境下有效地工作，并能在各种气象条件和地杂波/海杂波干扰下，精确检测到快速移动的小目标。

RRS的工程师们使用MATLAB和Simulink，采用基于模型的设计（Model Based Design）流程，为RSR 210N开发出了自适应的检测和信号处理系统，并基于FPGA实现。

RSR 210N多用途两坐标雷达系统

“基于模型的设计可以将底层的信号处理架构设计（包括相应的IO和数据传递通道等）与核心信号处理算法的开发工作分离开来。”RRS的系统工程师Kevin Williams这样说。“这种方法节省了时间、降低了风险，使我们从以上两个不同领域的工程师团队得到最优的设计。”

挑战

设计舰载雷达的首要目标是它能够在动态变化的环境中，适应较大范围的多种海况。RRS团队必须在航海试验时收集到的数据基础上，对设计进行快速的更新和修正。这一挑战，因信号处理的复杂性，变得更加困难，比如，要在一段时间内对雷达杂波进行统计，以确定自适应检测器的阈值。

过去，RRS工程师们是通过替每个信号处理器设计单独的单元，并手工编写HDL代码来完成类似的系统开发。但是，如果整个设计无法放入单个FPGA的话，那么团队就不得不为各单元之间的数据通信开发一个架构。系统级的查错功能只能等到每个单元都集成到一起之后才能开始。

现在，RRS工程师们想要：

在开发流程的早期就开始系统级验证，并尽快解决错误；

不需要用手写而是采用自动生成HDL代码的方式来加速开发中的迭代。

解决方案

RRS工程师们用MATLAB和Simulink开发出了RSR 210N的信号处理系统，并用HDL Coder自动生成的代码予以实现。

首先，工程师们用MATLAB为信号处理器的核心单元开发出算法。经过对所有单元进行调试和验证之后，工程师们在Simulink中创建算法模型，并用Stateflow为状态机控制单元建模。他们把信号处理器中的数字脉冲压缩模块、多普勒滤波器、导航视频处理器、以及自适应恒虚警率（CFAR）检测器等的模型集成为一个完整的系统模型。

工程师在Simulink中进行仿真，验证这些算法的准确性之后，他们使用Fixed Point Designer把浮点数据模型设计转化为定点数据模型。随后，工程师们用HDL Coder从这些模型中自动产生出了75,000多行HDL代码。

在FPGA测试中，团队获得了各种结果和诊断数据。这些数据在MATLAB中进行后处理，来验证HDL实现与Simulink模型之间的结果一致。

这一雷达系统最后完成了探索性的海上试验。团队使用所收集到的数据，对设计进行了修正，并对Simulink中的关键参数进行了优化，并再次生成HDL代码，以供下次海试之用。

若不采用基于模型的设计，要想按时完成本项目将会非常困难。使用HDL Coder自动生成HDL代码，以及将信号处理算法的设计与详细的硬件实现分离开来，这两项能力帮我们节省了两个工程师人年。

——Kevin Williams

Reutech Radar System

设计开发时间减少两个工程师人年。Williams说：“相比于手写代码，基于模型的设计让我们的开发时间节省了大约两个工程师人年。从开发算法到功能验证再到HDL实现，这一过程我们节省了大量的时间。

信号处理模块可复用。“在RSR 210N项目开发过程中，我们建立起了一套将Simulink模块参数化的最佳实践，以此可以对诸如数据类型、内存深度、总线宽度以及设计的其他方面便捷地进行重新设置。其结果是我们可以把许多信号处理单元复用到其他项目中去。”Williams又说。

交付高可靠的固件。“我们使用基于模型的设计开发的信号处理器固件，在第一套系统交付之前的两年内，基本上没有大的改动。基于过去项目的经验，在整个项目的早期阶段，能达到这种水平的可靠性和准确性，确实是我们不敢奢望的。”Williams最后说。