RSR 210N是一部由Reutech雷達系統公司（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。這是一部三通道脈沖多普勒雷達系統，設計要求它能夠在嚴苛的環境下有效地工作，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開發出了自適應的檢測和信號處理系統，并基于FPGA實現。

RSR 210N多用途兩坐標雷達系統

“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和數據傳遞通道等）與核心信號處理算法的開發工作分離開來。”RRS的系統工程師Kevin Williams這樣說。“這種方法節省了時間、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的設計。”

挑戰

設計艦載雷達的首要目標是它能夠在動態變化的環境中，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據基礎上，對設計進行快速的更新和修正。這一挑戰，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開發。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據通信開發一個架構。系統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。

現在，RRS工程師們想要：

在開發流程的早期就開始系統級驗證，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中的迭代。

解決方案

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

首先，工程師們用MATLAB為信號處理器的核心單元開發出算法。經過對所有單元進行調試和驗證之后，工程師們在Simulink中創建算法模型，并用Stateflow為狀態機控制單元建模。他們把信號處理器中的數字脈沖壓縮模塊、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把浮點數據模型設計轉化為定點數據模型。隨后，工程師們用HDL Coder從這些模型中自動產生出了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據。這些數據在MATLAB中進行后處理，來驗證HDL實現與Simulink模型之間的結果一致。

這一雷達系統最后完成了探索性的海上試驗。團隊使用所收集到的數據，對設計進行了修正，并對Simulink中的關鍵參數進行了優化，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分離開來，這兩項能力幫我們節省了兩個工程師人年。

——Kevin Williams

Reutech Radar System

設計開發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時間節省了大約兩個工程師人年。從開發算法到功能驗證再到HDL實現，這一過程我們節省了大量的時間。

信號處理模塊可復用。“在RSR 210N項目開發過程中，我們建立起了一套將Simulink模塊參數化的最佳實踐，以此可以對諸如數據類型、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。”Williams又說。

交付高可靠的固件。“我們使用基于模型的設計開發的信號處理器固件，在第一套系統交付之前的兩年內，基本上沒有大的改動。基于過去項目的經驗，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。”Williams最后說。