基于FPGA的车载毫米波雷达测距系统研究

发布时间：2017-10-11 21:30

  本文关键词：基于FPGA的车载毫米波雷达测距系统研究

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【摘要】：随着近年来经济稳步发展,汽车保有量不断攀升,交通安全问题日益严重。基于人们对交通安全性的迫切需要,防撞雷达技术渐渐进入人们的视线。基于调频连续波技术的防撞雷达系统可以提高驾驶员的警惕性,减少事故的发生,具有很大的社会意义和良好的市场前景。本文基于传统调频连续波雷达系统分析与研究,针对现有系统中存在的不足,以多功能可编程集成芯片MAX11043为核心,设计了一种雷达系统功能的优化方案。本文首先介绍了三角波体制调频连续波(FMCW)雷达测距原理,确定了雷达的性能和基本结构。随后详细讲解了传统的防撞雷达系统结构体系,针对系统稳定性较差、测量精度低、误报率高、体积较大、功耗高的缺陷,提出以四通道单端或差分输入、十六位同步采样ADC芯片为核心的优化方案,该方案以芯片MAX11043代替传统防撞雷达系统中大部分硬件模块。然后本文根据该优化方案,设计了防撞雷达系统硬件电路,其中包括高通滤波电路、调制信号预处理模块电路、电源模块等,及其与方案核心器件MAX11043的硬件连接方式,并给出了部分模块仿真图。再次,本文以FPGA为数字处理端与系统的核心统控制器,设计了包括MAX11043驱动模块、三角调制波发生器模块、增益放大模块、数字滤波器模块、FFT的IP核调用在内的程序编译与调试,同时给出了程序仿真图。相对于传统的防撞雷达系统,该方案具有高可靠性、高精度、高集成度、低功耗等优势。最终仿真结果表明,该优化方案在基于FPGA的车载防撞雷达系统中是可执行的。
【关键词】：车载防撞雷达 中频信号处理 MAX11043 FPGA 优化方案
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.67
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• abstract9-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 课题研究的背景15-17
• 1.2 现有车载防撞雷达系统技术17-19
• 1.3 现国内外研究现状19-20
• 1.4 本文的主要工作结构安排20-22
• 第二章 基于调频连续波的车载防撞雷达原理22-32
• 2.1 雷达测距基础原理22-23
• 2.2 FMCW雷达测距测速原理23-25
• 2.4 雷达模块25-28
• 2.4.1 雷达原理25-26
• 2.4.2 雷达选型26-28
• 2.5 雷达的回波28-29
• 2.6 防撞雷达性能分析29-30
• 2.7 检测环境和噪声的干扰30
• 2.8 数字处理端30-31
• 2.9 本章小结31-32
• 第三章 FMCW体制防撞雷达系统改进电路的设计32-47
• 3.1 系统硬件总体架构32-35
• 3.1.1 FMCW体制车载防撞雷达系统32-33
• 3.1.2 车载防撞雷达系统缺陷分析33-35
• 3.2 电源设计35-37
• 3.3 雷达前端硬件设计37-38
• 3.4 中频信号预处理模块38-40
• 3.5 抗混叠滤波40-41
• 3.6 调制信号预处理模块41-43
• 3.7 A/D转换器MAX1104343-45
• 3.8 AGC环路45-46
• 3.9 本章小结46-47
• 第四章 基于FPGA的数字信号处理模块的分布设计与仿真验证47-66
• 4.1 数字信号处理模块概述47-48
• 4.2 芯片MAX11043介绍48-50
• 4.3 芯片MAX11043驱动设计50-56
• 4.3.1 串行外设接口通讯50-52
• 4.3.2 驱动时序分析52-53
• 4.3.3 驱动程序设计53-55
• 4.3.4 驱动模块仿真验证55-56
• 4.4 调制波信号发生器56-59
• 4.4.1 调制波生成时序分析56-58
• 4.4.2 调制波生成程序58-59
• 4.4.3 仿真分析59
• 4.5 芯片使用中的编程控制59-62
• 4.5.1 可编程增益放大器59-61
• 4.5.2 可编程数字滤波器61-62
• 4.5.3 模拟数字转换62
• 4.6 FFT实现62-64
• 4.6.1 FFT算法原理62-63
• 4.6.2 FFT的IP核63-64
• 4.7 本章小结64-66
• 第五章 总结与展望66-67
• 5.1 总结66
• 5.2 展望66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况70

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本文编号：1014856