学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

海杂波建模仿真技术研究与FPGA实现

作　者: 夏阳
导　师: 付强；卢再奇
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 海杂波杂波建模杂波仿真 ZMNL 幅度分布 FPGA CORDIC FIR 随机数 Weibull分布系统实现
分类号: TN955
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 51次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

雷达信号模拟器以其通用性、灵活性、可扩充性成为雷达系统设计中不可或缺的部分,杂波模拟作为雷达信号模拟器中关键的一环,对雷达信号模拟器的整体性能具有至关重要的影响。杂波模型的精确性成为衡量模拟器性能的重要指标。本文的研究工作以雷达中频信号模拟器为背景,围绕海杂波的统计建模与仿真、基于FPGA平台的海杂波实时产生以及海杂波回波信号的系统实现而展开,主要内容包括以下几个方面:绪论部分首先介绍了课题研究的背景和意义;然后阐述了当前雷达信号模拟器及海杂波的国内外研究现状、发展趋势,并介绍了关键器件的最新进展;最后提出了本课题所要研究的内容及论文的整体框架。第二章围绕海杂波的建模仿真以及海杂波模型的选取而展开。首先简述了海杂波的相关概念;然后介绍了常用的海杂波统计模型:幅度分布模型、后向散射系数模型、功率谱模型,在此基础之上,介绍了海杂波仿真的两种常用方法:零记忆非线性法(ZMNL:Zero Memory Nonlinearity)和球不变的随机过程法(SIRP:Spherically Invariant Random Process);随后,结合雷达信号模拟器的实际应用场景,在分析实测数据的基础上,解决了海杂波模型选取的问题,同时给出了该模型产生的方法;最后对此模型进行了仿真建模,并给出了实验结果。第三章以前一章的算法理论为基础,重点分析讨论了海杂波在FPGA上产生的具体方法。首先讨论了CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法的原理及实现方法,并以三角函数为例进行了说明;随后,对随机数产生的方法进行了介绍,并将仿真实验值与理论值进行了分析对比;然后介绍了数字信号处理领域中FIR(Finite Impulse Response)滤波器的设计方法,提出了一种简化的FIR滤波器硬件实现结构;最后给出了海杂波幅度分布模型基于FGPA平台的硬件实现结构,对仿真实验结果进行了分析,说明了产生模型的正确性。第四章针对海杂波回波信号的系统实现而展开。首先介绍了雷达波束照射单元内海杂波面积的划分及天线方向图的计算;然后给出了海杂波回波信号产生的方法及实现的流程,进行了仿真实验及结果分析;最后结合硬件平台,给出了海杂波回波信号实现的原理框图及系统的性能指标,实验结果表明了系统实现的有效性。相关方法对基于FPGA平台的海杂波回波信号产生具有一定的指导意义。

全文目录

摘要  11-12
ABSTRACT  12-14
第一章绪论  14-22
  1.1 课题研究背景与意义  14-15
  1.2 国内外的研究现状及发展趋势  15-20
    1.2.1 模拟器的研究发展现状  15-16
    1.2.2 海杂波的建模与仿真基本内容  16-18
    1.2.3 关键器件的特点及发展趋势  18-20
  1.3 本文的主要工作及内容安排  20-22
第二章海杂波的统计建模与模型的选取  22-44
  2.1 引言  22
  2.2 海杂波的相关概念  22-23
    2.2.1 海杂波的复散射截面积  22-23
    2.2.2 海情的定义和分类  23
  2.3 海杂波的统计特性分析  23-32
    2.3.1 后向散射系数模型  23-25
    2.3.2 幅度分布模型  25-29
    2.3.3 功率谱模型  29-32
  2.4 杂波仿真的方法  32-34
    2.4.1 零记忆非线性法  32-33
    2.4.2 球不变随机过程法  33
    2.4.3 ZMNL 与SIRP 的比较  33-34
  2.5 海杂波模型的选取  34-41
    2.5.1 仿真场景设置  34-35
    2.5.2 某型雷达实测数据分析  35-37
    2.5.3 Weibull 分布杂波的产生  37-40
    2.5.4 后向散射系数模型  40-41
  2.6 仿真实验及结果分析  41-42
  2.7 本章小结  42-44
第三章海杂波在FPGA 上实现的算法分析  44-60
  3.1 引言  44-45
  3.2 CORDIC 算法原理及实现方法  45-49
    3.2.1 CORDIC 算法的工作原理  45-46
    3.2.2 统一形式的CORDIC 算法  46-47
    3.2.3 基于CORDIC 算法SIN/COS 函数的实现  47-49
  3.3 随机数产生的原理及实现方法  49-54
    3.3.1 均匀分布随机数的产生  49-51
    3.3.2 高斯随机序列的产生  51-54
  3.4 FIR 滤波器的设计  54-57
    3.4.1 FIR 滤波器的原理  54-55
    3.4.2 FIR 滤波器的结构  55
    3.4.3 线性相位的FIR 滤波器  55-57
  3.5 Weibull 分布在FPGA 上的产生  57-59
    3.5.1 Weibull 分布产生的流程  57
    3.5.2 实验结果  57-59
  3.6 本章小结  59-60
第四章海杂波回波信号的生成及系统实现  60-71
  4.1 引言  60
  4.2 点目标仿真建模的原理  60-61
  4.3 海面杂波单元的划分  61-65
    4.3.1 网格映像法  61
    4.3.2 海面杂波单元的划分  61-63
    4.3.3 海杂波散射单元面积的计算  63-64
    4.3.4 天线方向图的计算  64-65
  4.4 海杂波回波信号的系统实现  65-70
    4.4.1 海杂波回波信号产生的流程  65-66
    4.4.2 海杂波回波信号的MATLAB 仿真实验  66-67
    4.4.3 硬件实现原理图及性能指标  67-69
    4.4.4 系统测试结果  69-70
  4.5 本章小结  70-71
第五章结束语  71-73
  5.1 本文工作总结  71
  5.2 下一步工作展望  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-78
作者在学期间取得的学术成果  78

海杂波建模仿真技术研究与FPGA实现

内容摘要

全文目录

相似论文