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LFMCW雷达信号处理方法及实现研究

作　者: 苗书立
导　师: 杨建宇
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 线性调频连续波雷达 信号处理 距离-速度去耦合 数据采集 ADSP-21160
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


线性调频连续波(LFMCW)雷达是一种通过对连续波进行频率调制来获得距离与速度信息的雷达体制。由于其具有无距离盲区、高距离分辨率、低发射功率、结构简单等优点,近年来受到广泛关注,理论、关键技术和应用得到迅速发展。LFMCW雷达也存在着作用距离短、运动目标距离-速度耦合等缺点。为了克服该雷达体制的缺点,其信号处理的研究热点集中在LFMCW雷达的目标检测与参数估计方法研究、运动目标距离-速度去耦合方法研究等。随着信号处理技术的发展和数字信号处理器(DSP)芯片性能的不断提高,LFMCW雷达信号处理方法及DSP实现也不断发展,相关的新理论、新技术和新应用层出不穷。本文根据LFMCW雷达信号处理方法及DSP实现的相关研究成果,结合某LFMCW雷达系统的实际需求,负责该雷达信号处理系统的研制。该工作作为一个完整雷达系统的重要组成部分,涵盖了方案设计、算法理论研究、硬件研制、软件实现、系统联调等工程项目研制的全过程。本文承担的主要工作如下:完成了该信号处理系统方案设计;负责数据采集电路研制,成功进行了数据采集板与DSP板的联调;进行了信号处理算法设计及仿真,推导出多周期LFMCW雷达在高斯白噪声情况下点目标回波信号的最佳接收机结构;采用“MTD-频域配对法”实现距离-速度去耦合,对其中的有关处理方法做了改进;以课题组购买的基于双片ADSP-21160M DSP芯片和PC/104-Plus结构的信号处理板作为硬件平台,用汇编语言实现了该LFMCW雷达系统的主要信号处理算法。软件仿真和硬件调试的结果表明达到了项目设计要求。研究结果表明,信号处理系统在功能上符合雷达系统的要求,测试得到的主要指标达到了项目设计要求。

全文目录


第一章 绪论  8-12
  1.1 研究动态  8-10
    1.1.1 LFMCW雷达基本特点  8-9
    1.1.2 LFMCW雷达信号处理方法研究概况  9
    1.1.3 LFMCW雷达信号处理DSP实现研究概况  9-10
  1.2 本文的主要工作  10-12
第二章 雷达信号处理系统设计  12-20
  2.1 信号处理系统设计要求  12-13
    2.1.1 信号处理系统功能  12
    2.1.2 信号处理系统参数  12-13
  2.2 信号处理系统实现方案  13-20
    2.2.1 设计思路  13-14
    2.2.2 器件选型  14-15
    2.2.3 实现方案  15-17
    2.2.4 时序设计  17-20
第三章 数据采集电路  20-36
  3.1 设计要求  20-21
    3.1.1 功能要求  20
    3.1.2 接口要求  20-21
  3.2 实现方案  21-25
    3.2.1 设计思路  21-22
    3.2.2 芯片功能  22-23
    3.2.3 实现方案  23-24
    3.2.4 工作时序  24-25
  3.3 电路研制及调试结果  25-30
    3.3.1 电路硬件研制  25-27
    3.3.2 调试过程及结果  27-30
  3.4 数据采集电路与信号处理板接口设计  30-33
    3.4.1 实现方案  30-32
    3.4.2 链路口通信DSP程序设计  32-33
  3.5 数据采集电路与DSP板联调  33-36
    3.5.1 数据采集电路与DSP板联调方法  33-34
    3.5.2 调试结论  34-36
第四章 信号处理算法研究  36-58
  4.1 多周期LFMCW雷达接收机结构分析  36-40
  4.2 LFMCW雷达目标参数测量及距离-速度去耦合  40-43
    4.2.1 LFMCW雷达目标参数测量  40
    4.2.2 MTD-频域配对法实现距离-速度去耦合  40-43
  4.3 信号处理流程、算法设计与仿真  43-58
    4.3.1 信号处理算法流程  44-45
    4.3.2 信号处理流程仿真  45-58
第五章 信号处理算法的DSP实现  58-79
  5.1 功能要求  58
  5.2 实现方案  58-62
    5.2.1 工作平台  58-59
    5.2.2 硬件接口  59-61
    5.2.3 开发过程  61-62
  5.3 算法的DSP实现  62-74
    5.3.1 算法流程  62-63
    5.3.2 算法实现  63-74
  5.4 硬件调试结果  74-79
    5.4.1 算法硬件调试  74-77
    5.4.2 外部接口调试  77-79
第六章 结论  79-81
  6.1 信号处理系统软、硬件研究结论  79-80
  6.2 需要进一步开展的工作  80-81
结束语  81-82
参考文献  82-84
致谢  84-85
个人简历、在校期间的研究成果及发表的学术论文  85

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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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