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基于小波变换的雷达信号降噪及其FPGA实现

作　者: 王雷
导　师: 杨允基
学　校: 中国舰船研究院
专　业: 计算机应用技术
关键词: 小波变换 雷达降噪 自适应阈值 现场可编程门阵列
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


现代雷达在军用和民用领域都具有十分广泛的应用,但雷达系统面临的环境非常复杂,雷达回波中含有的杂波、干扰和系统内部噪声很多,因而研究雷达回波降噪技术具有重要意义。小波分析理论是一种流行的分析工具,在信号处理领域得到了迅速的发展,基于它的信号降噪理论也日益受到欢迎。模极大值法和阈值法是现今应用最多的两种小波降噪方法。结合雷达噪声的特点以及当前研究的方向,本文重点讨论阈值降噪算法和它的改进。在工程应用中,软件方法进行降噪处理难以达到实时性要求,必须采用硬件方法加以实现。由于FPGA开发方法的普及,本文提出了基于FPGA的小波降噪模块的设计。主要工作如下:第一,系统介绍了小波理论的基础知识,阐述了多分辨分析和小波分解的基本思想,进一步讨论了离散小波及快速算法的实现过程。。第二,根据雷达信号与噪声的特性,将小波理论应用于雷达信号消噪。使用MATLAB工具对小波阈值降噪进行了仿真,对于不同的阈值处理方法的结果进行比较,提出了适用于雷达信号处理和易于硬件实现的自适应阈值算法。第三,采用自顶向下的设计方法,进行了降噪系统的硬件设计。对于其中的关键模块——小波变换模块,采用了DSP Builder设计工具进行设计,充分利用了之前软件算法仿真的成果,极大方便了设计工作。最后,对影响性能的几个方面进行了分析。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
图目次  8
表目次  8-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 论文选题背景  9
  1.2 小波变换的发展及其在雷达数据压缩中的应用  9-12
    1.2.1 小波变换的发展历程  9-11
    1.2.2 小波变换在雷达信号降噪中的应用  11-12
  1.3 小波降噪算法和采用FPGA 设计的意义  12
  1.4 小波降噪理论的国内外研究现状  12-13
  1.5 本文所做的工作  13-14
  1.6 论文内容安排  14-15
第2章 小波分析和降噪理论  15-26
  2.1 小波分析理论的引出  15-16
  2.2 小波分析理论  16-24
    2.2.1 连续小波变换  17-18
    2.2.2 离散小波变换  18-19
    2.2.3 多分辨率分析  19-20
    2.2.4 Mallat 算法  20-22
    2.2.5 提升小波算法  22-24
  2.3 常用小波函数介绍  24-25
    2.3.1 Haar 小波  24
    2.3.2 Daubechies（dbN）小波系  24-25
    2.3.3 Biorthogonal（bior NrNd）小波系  25
  2.4 本章小结  25-26
第3章 基于小波变换的雷达回波降噪  26-42
  3.1 雷达回波信号特征  26
  3.2 小波降噪在雷达信号处理中应用  26-27
  3.3 小波降噪的方法  27-28
  3.4 小波阈值化降噪方法  28-30
    3.4.1 阈值化降噪步骤  28-29
    3.4.2 阈值选取准则  29
    3.4.3 阈值处理方法  29-30
  3.5 方案选择和仿真比较  30-41
    3.5.1 雷达信号自适应阈值算法  30-32
    3.5.2 MATLAB 下的算法仿真方案  32-34
    3.5.3 相关参数的选择  34
    3.5.4 仿真结果与分析  34-41
  3.6 本章小结  41-42
第4章 小波降噪的 FPGA 设计  42-52
  4.1 FPGA 的发展历程  42-43
  4.2 DSP Builder 设计工具  43-44
  4.3 FPGA 开发方法研究  44-45
  4.4 小波阈值降噪算法的 FPGA 设计  45-51
    4.4.1 设计目标和模块划分  45
    4.4.2 一维离散小波变换模块的设计  45-49
    4.4.3 阈值处理模块的设计  49-50
    4.4.4 仿真结果  50-51
    4.4.5 性能分析  51
  4.5 小结  51-52
第5章 结束语  52-54
  5.1 论文内容总结  52-53
  5.2 相关研究工作展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-58
学术论文和科研成果目录  58-59
详细摘要  59-62

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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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