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雷达信号处理算法的硬件实现

作　者: 丁锐
导　师: 李青侠
学　校: 华中科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: FPGA 脉冲压缩单脉冲测角除法器雷达信号处理
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 79次
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内容摘要

如今雷达技术之所以能够取得快速的发展,非常重要的一个原因就是数字信号处理技术在雷达系统中的应用。自从现场可编程门阵列(FPGA)出现后,就以其特有的优势迅速在数字信号处理中获得了广泛的应用。因此,雷达信号处理中的很多算法都是通过FPGA来实现的。本文重点研究了脉冲压缩和单脉冲测角的原理,列举出几种常用的实现方法,并比较它们之间的特点。在此基础上,分别选择时域实现的方法以及振幅和差单脉冲测角算法,运用verilog硬件描述语言设计出了脉冲压缩算法和单脉冲测角算法的FPGA代码。脉冲压缩算法的实现结构主要是由寄存器,乘法IP核等组成。其数据处理流程是将输入的数据存入寄存器中,然后通过乘法IP核和加法运算来完成卷积运算,得到脉冲压缩的结果。单脉冲测角算法的实现结构主要是由寄存器、脉冲压缩模块和除法器模块构成。其数据处理流程是将输入的“差信号”与“和信号”分别存入两组寄存器中,然后通过脉冲压缩模块对其进行脉冲压缩处理,并将脉冲压缩结果送入除法器模块中,通过Restoring算法实现除法操作,得到目标的角度信息。最后,运用Xilinx ISE综合开发软件和Modelsim仿真软件对FPGA代码进行仿真,并将仿真的结果和MATLAB仿真得到的预期结果进行对比,对比结果显示:脉冲压缩算法的仿真波形和预期的结果波形十分相似;单脉冲测角算法的仿真结果和预期结果很接近,说明基于FPGA的雷达信号处理算法逻辑正确,达到了设计的目的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 雷达发展概况  8-9
  1.2 信号处理在雷达中的应用  9-11
  1.3 本文主要内容和结构安排  11-12
2 脉冲压缩技术  12-20
  2.1 脉冲压缩技术的概念  12
  2.2 脉冲压缩理论  12-16
  2.3 线性调频脉冲信号  16-18
  2.4 线性调频信号的匹配滤波算法  18-19
  2.5 本章小结  19-20
3 单脉冲测角  20-25
  3.1 角度测量技术的发展  20-21
  3.2 振幅和差单脉冲雷达原理  21-24
  3.3 本章小结  24-25
4 FPGA 概述  25-30
  4.1 FPGA 发展概况  25-26
  4.2 FPGA 开发平台  26-28
  4.3 FPGA 的特点  28-29
  4.4 FPGA 在雷达信号处理中的应用  29
  4.5 本章小结  29-30
5 脉冲压缩算法的FPGA 实现  30-44
  5.1 数字脉冲压缩的实现方法及比较  30-32
  5.2 实现方案的选择及算法结构  32-33
  5.3 算法设计及实现  33-35
  5.4 仿真结果及分析  35-43
  5.5 本章小结  43-44
6 单脉冲测角算法的FPGA 实现  44-53
  6.1 算法设计  44-45
  6.2 除法器的实现  45-49
  6.3 基于FPGA 的单脉冲测角算法的实现仿真  49-52
  6.4 本章小结  52-53
7 全文总结及建议  53-55
  7.1 全文总结  53-54
  7.2 对未来工作的建议  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-58

雷达信号处理算法的硬件实现

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