非均匀DFT快速实现算法及其应用研究

发布时间：2020-06-06 23:34

【摘要】：在弹载雷达制导中,针对复杂背景下多个运动目标,特别是径向距离很近、方位角不等的多个飞行目标,往往需要目标的二维分辨才能对目标精确识别。以此本文以高重频宽带随机跳频脉冲雷达体制为基础,对回波信号进行距离维和速度维处理,即可对该背景下的目标进行识别。在对回波信号的二维处理时,将采样得到的信号看作是频域的非均匀采样,由采样的数据进行距离维和速度维处理时需要傅立叶变换的处理,这就涉及到非均匀DFT的快速算法,本文正是围绕该算法实现和应用展开研究的。论文首先阐述研究非均匀DFT的背景和意义,回顾了DFT、非均匀DFT及其快速算法的国内外发展历程,总结了其在雷达信号处理中等方面的应用。在均匀DFT的基础上,分析了非均匀DFT的经典快速算法及其计算量,给出了该算法的一种FPGA实现方案,并对主要功能单元进行仿真实现。针对常规的非均匀DFT算法特点,论文提出了一种基于非均匀DFT的一维距离像合成方法,对其中涉及的排序、插值算法进行了理论分析,实验验证,不同组合算法的计算量分析比较,总结了不同组合算法的特点;结合Virtex6系列FPGA特点和提出的非均匀DFT快速算法,对冒泡排序算法、拉格朗日插值算法分别提出了实现方案,对其存储量和计算量进行了分析。给出高重频宽带随机跳频脉冲雷达信号数学模型,对回波信号的预处理过程进行推导,对回波信号处理中的二维处理等关键技术进行了详细分析。分析了回波信号处理过程中的相参接收处理、回波采样及帧组合、距离速度维处理、片段像分析等关键技术。针对二维处理过程中的非均匀傅立叶变换问题,用本文提出的NUFFT方法来解决成像问题,并通过仿真实验,验证了该算法的有效性。最后针对DSP+FPGA的硬件平台,给出了一种实现方案,并展示了该新体制雷达的硬件系统。本文最后总结了全文工作,并根据论文完成的情况,指出了下一步需要继续研究的工作。
【图文】：

国防科学技术大学研究生院硕士学位论文求，当要求数据速率提高时，则对外部时钟以及 FPGA 时钟资源的要求也就严格起来。2.5.2 时序仿真（1）RAM 单元的仿真这里采用的是双口 RAM，DSP 传递过来的数据和和中间存储的jT 值都需要RAM 来进行缓存，图 2.8 则是该双口 RAM 的仿真时序图。写入的数据是 7 到 1，按照逻辑仿真，由图可看出读出的数据和输入的一致，验证了该仿真的正确性。

（1）RAM 单元的仿真这里采用的是双口 RAM，DSP 传递过来的数据和和中间存储的jT 值都需要RAM 来进行缓存，图 2.8 则是该双口 RAM 的仿真时序图。写入的数据是 7 到 1，按照逻辑仿真，由图可看出读出的数据和输入的一致，验证了该仿真的正确性。图 2.8 RAM 单元仿真时序图（2）复数乘法单元的仿真由于处理信号有可能是复数信号，，所以这里选用的是复数乘法器单元，这样避免了对于复数的分散处理模式，节约了处理时间和编程的复杂度。图中给出了 6组复数的相乘，对比输入和输出的结果可知，该部分仿真是正确的。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ765.3

【参考文献】

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3 邢涛;胡庆荣;李军;王冠勇;;基于非均匀FFT的超宽带合成孔径雷达高效成像算法[J];系统工程与电子技术;2015年02期

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6 陈路林;许骏;柳光乾;杨画桔;许光;;FPGA与DSP在二维FFT变换应用中的对比研究[J];现代电子技术;2012年20期

7 汤亚玲;秦锋;;高效快速排序算法研究[J];计算机工程;2011年06期

8 薛会;张丽;刘以农;;非标准快速傅里叶变换算法综述[J];CT理论与应用研究;2010年03期

9 淦艳;杨有;;五种排序算法的性能分析[J];重庆文理学院学报(自然科学版);2010年03期

10 王飞行;汤广富;贺思三;付强;;高重频频率步进雷达强杂波抑制[J];国防科技大学学报;2009年04期

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4 宋宝兰;基于带状像的目标分辨与运动目标识别[D];湖南大学;2009年

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6 朱立勋;三次样条插值的收敛性及一类三次广义样条插值的误差估计[D];吉林大学;2006年

本文编号：2700444