阵列信号实时处理系统关键技术研究

发布时间：2020-08-26 04:46

【摘要】：在对实时性要求较高的阵列信号处理系统中,往往需要对系统中的阵列信号进行复杂的处理,对系统的实时处理性能有很高的要求。本文主要以一个雷达阵列信号实时处理系统为例,根据系统的需求经过分析最终确定了系统的硬件平台和软件平台。然后根据系统的功能对系统进行功能模块的设计与实现,并对系统进行测试与分析。最后针对系统设计与实现过程中的难点对阵列信号实时处理系统进行研究,主要包括实时处理系统中的数据传输和高性能实时处理系统的设计。本文主要可分为以下四个部分:第一部分,首先对阵列信号实时处理系统进行简要的描述,包括系统的硬件结构和系统处理流程,然后对系统的需求进行分析,从而确定系统的性能参数,最后,针对目前主流的实时处理系统架构进行研究与对比分析,确定了硬件架构和系统架构,基于系统的硬件平台和系统的功能确定了系统的软件平台和各个功能模块的设计。第二部分,这部分是本文的重中之重。基于阵列信号实时处理系统的设计,对系统的功能模块进行详细的介绍并实现,主要包括系统初始化、功率谱显示、实时处理频点挑选、通道校准参数估计、通道校准参数提取、信道化、窄带校准、DOA估计、空域滤波、距离多普勒计算和存储流盘。最后对系统进行测试,并通过测试结果对系统进行分析。第三部分,针对阵列信号实时处理系统中的数据传输进行研究,主要包括FPGA内部的数据传输、FPGA和主机之间的数据传输以及设备间的数据传输。第四部分,针对阵列信号实时处理系统在FPGA中的设计实现进行研究,主要包括LabVIEW FPGA高性能分析、单周期定式循环的高性能编程、定时优化和资源优化。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN911.7
【图文】：

功率谱,频点,实时处理,功率

图 3-8 功率谱显示图 3-8 是功率谱显示的结果，从图中可以看到 0～35MHz 的频率范围率谱。通过一段时间的观察，可以发现有若干比较明显的信号，但是大声。通过信号发生模块发送的信号通过接受天线也能在功率谱中显示，器发送频率分别为 10MHz 和 20MHz，功率为 10dBm 的信号，功率存在频率不会有影响，在功率谱中也能看到这两个频点的信号。可以实时更输出的信号的频率和功率。2 实时处理频点挑选功率谱显示时可以挑选实时处理的频点，如图 3-9 所示。

实时处理,频点,游标,波形显示

图 3-9 实时处理频点挑选功率谱显示bVIEW 前面板波形显示控件的附属功能，为了精确挑选实时处理的谱进行多次局部放大，直到能够准确定位到某一个频点，频率和游标实时获取，如图 3-10 所示。

频点,程序框图,事件,游标

图 3-10 功率谱局部放大标选中某一个频点后，双击就可以出发程序框图中定义好的事件的频点和功率保存到数组中，其处理逻辑在程序框图中通过事件点挑选总共需要选择 10 个频点，如果通过手工的方式没有选满的显示结束的同时，系统会将最后用于功率谱显示的那段数据进行，挑选出大于功率阈值的前几个频点，并和手动挑选的结果合并频点挑选的结果。结果如图 3-11 所示。

【参考文献】