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导航雷达回波信号数据采集与压缩技术研究

作　者: 王立宁
导　师: 孙尧
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 导航雷达 回波信号 数据采集 无损压缩
分类号: TN959.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 177次
引　用: 8次
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内容摘要


雷达应用技术正得到越来越广泛的关注和研究。作为后续数值和图像分析的基础,如何有效获取雷达的回波数据成为应用系统实现的关键环节。本文以实际项目为应用背景,在分析导航雷达回波信号和其他同步信号的作用和特点的基础上,对系统的重要组成部分之一的雷达信号采集单元提出了可行的设计和实现方案。针对导航雷达回波信号的实际特点和采样要求,本文设计了多路信号同步的采样方案,以间歇采样为基本原理,以外触发为采样控制方式,同步采集来自导航雷达信源的视频回波信号、船首信号、方位信号和触发脉冲信号。首先,从原理验证的角度出发,在对设计方案进行充分论证的基础上,本文设计了基于Windows操作系统和PXI总线硬件平台雷达回波信号采集存储单元。通过信号调理模块实现采集单元与雷达单元之间的信号匹配。同时,基于Windows操作系统设计了雷达信号采集、存储和回放软件,实现雷达回波采样结果的实时成像、存储以及采样数据的离线分析。通过后续的岸基实验,证明了系统设计的可行性。在此基础上,提高系统的实时性和可靠性要求,设计实现了基于VxWorks嵌入式实时操作系统和CPCI总线设备的雷达回波信号实时采集平台,并且将采集单元通过网络与应用系统的其他上位机单元连接,实现网络交互功能。在系统设计实现的过程中,针对采样过程中产生的海量数据对存储空间的消耗问题,本文对数据无损压缩技术进行了研究。在分析比较几种常用无损压缩算法的基础上,选择基于LZW算法的数据无损压缩方法并通过软件实现。主要从压缩比和压缩时间上考察了算法实现的性能。结果满足预期要求,但还有很大的提升空间。本文以项目需求为依托,设计了雷达回波信号的采集平台,各项性能完全满足设计要求。同时,该采集平台也可以作为其他相同体制雷达的信号采集存储器,因此有着较好的通用性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 引言  10-11
  1.2 相关技术发展现状  11-15
    1.2.1 数据采集技术  11-13
    1.2.2 数据无损压缩技术  13-15
  1.3 主要研究工作及论文安排  15-17
第2章 系统设计方案  17-25
  2.1 系统设计分析  17-22
    2.1.1 雷达单元构成及其信号分析  17-20
    2.1.2 采集系统设计要求  20-22
  2.2 系统设计步骤  22-23
  2.3 采集方案的设计  23-24
    2.3.1 Windows下的采集方案  23
    2.3.2 VxWorks下的采集方案  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章 Windows系统下数据采集平台的构建  25-46
  3.1 基于PXI总线的硬件平台  25-35
    3.1.1 PXI系统  25-27
    3.1.2 PXI-9820采集卡  27-32
    3.1.3 硬件平台的实现  32-35
  3.2 Windows系统下的数据采集软件  35-44
    3.2.1 Windows实时性能分析  35-37
    3.2.2 软件功能设计  37-39
    3.2.3 数据采集软件的实现  39-44
  3.3 Windows系统下的数据采集平台的运行  44-45
  3.4 本章小结  45-46
第4章 VxWorks系统下数据采集平台的构建  46-73
  4.1 基于CPCI总线的硬件平台  46-50
    4.1.1 CPCI总线规范  46-48
    4.1.2 CPCI总线下的数据采集卡  48-49
    4.1.3 硬件平台的实现  49-50
  4.2 VxWorks实时操作系统  50-55
    4.2.1 实时操作系统  50
    4.2.2 VxWorks操作系统构成及其特点  50-52
    4.2.3 VxWorks系统开发工具Tornado  52-53
    4.2.4 VxWorks与Windows操作系统的比较  53-55
  4.3 VxWorks系统下的数据采集软件  55-72
    4.3.1 任务划分与调度  55-56
    4.3.2 软件功能设计  56-60
    4.3.3 采集软件实现  60-70
    4.3.4 软件调试  70-72
  4.4 本章小结  72-73
第5章 基于LZW算法的采样数据压缩  73-88
  5.1 需求分析  73-74
  5.2 数据压缩的基本原理  74-75
  5.3 常用无损数据压缩算法  75-77
    5.3.1 Huffman编码  75-76
    5.3.2 算数编码  76-77
    5.3.3 字典编码  77
  5.4 LZW算法  77-80
    5.4.1 LZW压缩算法  78-79
    5.4.2 LZW解压缩算法  79-80
  5.5 算法实现  80-87
    5.5.1 字典搜索  81-83
    5.5.2 动态码长编码  83-84
    5.5.3 字典更新与重构  84-86
    5.5.4 运行结果  86-87
  5.6 本章小结  87-88
结论  88-89
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  89-90
参考文献  90-93
致谢  93-94
附录A  94

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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：按使用地点分
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