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测高雷达信号处理系统的设计与FPGA实现

作 者: 朱翔
导 师: 朱晓华
学 校: 南京理工大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 测高雷达 现场可编程门阵列 脉冲压缩 动目标检测 恒虚警处理
分类号: TN957.51
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 305次
引 用: 3次
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内容摘要


现代防空作战中,测高雷达提供的目标高度信息是标明目标空间位置坐标的主要参数之一,对防空作战指挥系统进行威胁度判断、指挥决策以及火力引导都至关重要。测高雷达数字信号处理系统主要用途是将来自接收分系统的雷达回波信号进行数字信号处理,在存在地杂波/气象杂波等无源干扰和杂波环境中检测、发现目标。现场可编程门阵列(FPGA)具有灵活的可编程逻辑可以方便地实现高速数字信号处理,并具有并行处理、流水处理、反复的可编程能力,使其在雷达信号处理系统中占据了重要地位。本文首先对测高雷达信号处理系统的组成及其原理进行了分析,接着重点研究了时域/频域的线性调频脉冲压缩技术、动目标显示(MTI)/动目标检测(MTD)技术和恒虚警处理(CFAR)的原理及其经常采用的实现方法,并在MATLAB环境中对各个环节进行了参数化仿真和性能分析,最后针对上述信号处理模块,在Xilinx ISE6.3i软件集成环境下,通过对Xilinx提供的IP核的调用与VHDL语言的结合,完成测高雷达信号处理系统的FPGA实现,并在ModelSim软件下完成模块的时序仿真及验证。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 测高雷达技术的研究及背景  8-9
  1.2 雷达信号处理的主要内容  9
  1.3 雷达信号处理的发展趋势  9-10
  1.4 FPGA实现信号处理的背景  10-11
  1.5 本论文内容安排  11-12
2 测高雷达信号处理系统的设计  12-16
  2.1 系统概述  12
  2.2 系统组成及简单工作原理  12-15
  2.3 系统采用的主要技术  15-16
    2.3.1 脉冲压缩(PC)  15
    2.3.2 动目标显示(MTI)和动目标检测(MTD)  15
    2.3.3 恒虚警处理(CFAR)  15-16
3 线性调频信号的脉冲压缩技术  16-24
  3.1 线性调频信号  16-17
  3.2 线性调频信号的频谱特性  17-18
  3.3 线性调频信号的脉冲压缩处理  18-21
    3.3.1 压缩原理  18-20
    3.3.2 时域处理方法  20
    3.3.3 频域处理方法  20-21
    3.3.4 时域处理和频域处理方法的比较  21
  3.4 线性调频信号的旁瓣抑制  21-22
  3.5 Matlab仿真结果  22-24
4 MTI/MTD杂波抑制技术  24-37
  4.1 动目标显示 MTI技术  24-29
    4.1.1 MTI的实现  25-28
    4.1.2 MTI系统仿真  28-29
  4.2 动目标检测 MTD系统  29-37
    4.2.1 FFT实现窄带滤波器组  30-31
    4.2.2 FIR实现窄带滤波器组  31-33
    4.2.3 MTD的杂波抑制能力  33-34
    4.2.4 MTD系统仿真  34-37
5 恒虚警检测技术  37-47
  5.1 CFAR的分类  37-38
  5.2 CFAR的基本原理  38-39
  5.3 CFAR的实现方法  39-45
    5.3.1 慢门限恒虚警  39-40
    5.3.2 快门限恒虚警  40-45
      5.3.2.1 邻近单元平均恒虚警  40-42
      5.3.2.2 两侧单元平均选大恒虚警  42-43
      5.3.2.3 普通对数单元平均恒虚警处理器  43-44
      5.3.2.4 选大输出对数单元平均恒虚警处理器  44-45
  5.4 CFAR系统仿真  45-47
6 FPGA实现  47-63
  6.1 基于 Xilinx ISE的 FPGA开发  47-52
    6.1.1 FPGA技术简介  47
    6.1.2 FPGA开发流程  47-49
    6.1.3 Xilinx FPGA的简介  49-50
    6.1.4 Virtex II系列 FPGA  50-51
    6.1.5 ISE简介  51
    6.1.6 ModelSim简介  51-52
  6.2 硬件描述语言HDL  52-53
  6.3 线性调频信号数字脉冲压缩的FPGA实现  53-56
    6.3.1 数字脉压的 FPGA设计  53-54
    6.3.2 数字脉压的仿真结果  54-55
    6.3.3 数字脉压的实验调试结果  55-56
  6.4 MTD的FPGA实现  56-60
    6.4.1 MTD的 FPGA设计  56-58
    6.4.2 MTD的仿真结果  58-59
    6.4.3 MTD的实验调试结果  59-60
  6.5 CFAR的FPGA实现  60-63
    6.5.1 CFAR的FPGA设计  60
    6.5.2 CFAR的仿真结果  60-63
7 结束语  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达设备、雷达站 > 雷达接收设备 > 雷达信号检测处理
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