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穿墙雷达信号采集及处理系统的设计与实现

作　者: 李垚
导　师: 孔令讲
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 穿墙雷达数据采集模数转换算法移植
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 94次
引　用: 2次
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内容摘要

数据采集系统就是利用ADC把模拟信号转换为数字信号,然后变换成后续处理需要的格式的一种系统。它在软件无线电、便携式终端、数字通信以及汽车电子等场合中是必不可少的组成部分,本文以穿墙雷达为载体,展示了一个通用数据采集系统的设计与实现的全过程,然后给出了一个使用VC++编写的后续处理软件平台,可作为通用设计的参考。本文主要工作内容如下:1.系统功能分析:设计系统方案,确定系统几大模块及系统的工作点:包括动态范围、信噪比、数据位宽、数据率等,确定系统由现场可编程门阵列(FPGA)、模数转换器(ADC)、通用串行接口(USB)三大模块完成。2.硬件平台设计与实现:完成关键芯片选型及外围电路设计;完成各芯片接口设计;完成PCB设计,包括布局、布线、电源设计、地平面设计等,最终完成PCB绘制;完成HDL硬件描述语言的模块划分、模块间时序及各模块实现,调试各芯片工作点(如电源电压、外接晶振、去藕电容等)HDL代码;3.软件平台设计与实现:根据系统功能和硬件接口,划分软件平台模块,设计应用程序界面;设计各模块间的接口,即入口函数和返回类型;把Matlab语言写的主信号处理程序移植到C++;利用VC++6.0编写各模块代码;软件各模块功能逐一验证、整体功能验证、BUG调试、软件性能优化。最后还在软件的界面中加入一些人性化设置。4.整个采集控制系统联调:把硬件平台和软件平台连接起来调试整个数据采集与控制系统,调试环境主要是在系统的实际应用场合,透过墙体检测与跟踪墙后的人体目标。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 研究背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究动态  10-12
    1.2.1 国外研究动态  10-11
    1.2.2 国内研究动态  11-12
  1.3 发展现状  12-13
  1.4 发展趋势  13
  1.5 本文主要工作  13-14
  1.6 本文内容安排  14-16
第二章穿墙雷达信号采集及处理系统的分析  16-27
  2.1 穿墙雷达系统介绍  16
  2.2 步进频穿墙雷达(SF-TWR)的基本原理  16-20
    2.2.1 SF-TWR 的回波模型  16-17
    2.2.2 SF-TWR 的工作原理  17-19
    2.2.3 SF-TWR 的工作模式  19-20
  2.3 穿墙雷达信号采集与控制系统的功能  20-22
  2.4 确定系统的关键指标及系统方案设计  22-24
    2.4.1 采样位数  22-23
    2.4.2 数据位宽  23
    2.4.3 数据流量（数据率）  23
    2.4.4 系统方案  23-24
  2.5 确定各模块间的关键连接信号  24-25
  2.6 系统软件的指标和功能  25-27
    2.6.1 系统软件的技术指标  25
    2.6.2 系统软件的功能  25-27
第三章穿墙雷达信号采集系统硬件电路的设计  27-50
  3.1 硬件系统总体方案的结构  27-29
  3.2 穿墙雷达信号采集系统的硬件平台设计  29-39
    3.2.1 FPGA、ADC、USB 的选型和外围电路设计  29-33
    3.2.2 电源设计  33-34
    3.2.3 地平面设计  34-36
    3.2.4 信号采集系统的硬件布局和走线  36-39
  3.3 穿墙雷达信号采集系统的HDL 程序设计  39-49
    3.3.1 分析系统总体功能及系统框图设计  39-41
    3.3.2 确定程序的模块及接口时序  41-45
    3.3.3 功能仿真结果  45-47
    3.3.4 综合仿真结果  47-48
    3.3.5 综合后电路分析  48-49
  3.4 程序上板调试结果  49-50
第四章穿墙雷达系统信号处理软件界面的分析和设计  50-62
  4.1 功能的详细分析  50-51
  4.2 程序框图  51-53
  4.3 显控界面设计  53-55
  4.4 程序中的关键技术  55-60
    4.4.1 算法类封装  56
    4.4.2 多线程设计  56-57
    4.4.3 FIFO 设计  57-58
    4.4.4 显示类设计  58-60
  4.5 程序最终结果  60-62
第五章电路的调试结果以及整体实现结果  62-72
  5.1 调试中遇到的问题  62-63
  5.2 解决问题的思路总结  63-66
  5.3 调试最终结果  66-70
  5.4 整体实现的结果呈现  70-72
第六章全文总结与展望  72-74
  6.1 全文总结  72-73
  6.2 展望未来  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-77
攻读硕士学位期间的研究成果  77-78
附录  78-81

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