基于ARM嵌入式技术的LFMCW雷达信号处理系统的设计与实现

发布时间：2017-04-21 14:01

  本文关键词：基于ARM嵌入式技术的LFMCW雷达信号处理系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当前雷达设备日新月异,因此研发雷达信号实时处理系统对我国雷达设备的更新换代而言有十分重要的战略意义。本文则是根据变周期LFMCW雷达的相关研究成果,结合XXX武器外弹道雷达系统的实际需要,设计并实现了基于嵌入式技术的雷达信号实时处理系统。为了测量并识别XXX武器速射时多个弹丸目标的径向距离和速度,本课题中的雷达信号处理采用交叉配对式逼近法,即一种采用变周期LFMCW雷达进行多目标识别的方法,雷达接收端只需对一个周期内(包括3个调频周期)的回波差拍信号进行处理,即可求出多个目标的径向距离和速度,符合本系统中信号处理实时性的要求。在实现上,根据系统的总体要求,本文提出一种FPGA数字信号处理技术与ARM嵌入式技术相结合的雷达信号实时处理系统实现方案。并且完成了该系统中以FPGA芯片为核心的信号采集与处理板的研制与调试、线性调频信号产生与数字信号功率谱计算的FPGA实现、嵌入式Linux系统开发环境的搭建、FPGA与ARM11接口驱动程序以及ARM端功率谱分析程序设计,并对其系统性能进行了测试与分析。测试结果表明本设计成功地实现了FPGA与ARM间的数据传输并且准确地识别了多个目标。
【关键词】：变周期LFMCW 多目标识别 实时处理 FPGA ARM11
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题的研究背景与意义8
• 1.2 LFMCW雷达的国内外研究现状8-9
• 1.3 线性调频连续波雷达信号处理方法的对比9-10
• 1.4 论文主要研究工作及组织结构10-12
• 2 变周期LFMCW雷达的多目标识别分析12-21
• 2.1 变周期LFMCW雷达实验系统信号源设计12-13
• 2.1.1 DDS原理12-13
• 2.2 传统LFMCW雷达体制工作原理13-17
• 2.2.1 传统LFMCW雷达信号分析14-17
• 2.3 变周期LFMCW雷达信号分析与仿真17-21
• 2.3.1 信号分析17-18
• 2.3.2 建立容差函数18-19
• 2.3.3 变周期LFMCW雷达信号处理仿真19-21
• 3 变周期LFMCW雷达信号处理系统设计21-35
• 3.1 变周期LFMCW雷达系统21
• 3.2 系统设计要求21-24
• 3.2.1 变周期LFMCW雷达的周期选定21-23
• 3.2.2 系统参数选定23-24
• 3.3 系统实现方案24-28
• 3.3.1 嵌入式微处理器的选择25-26
• 3.3.2 FPGA芯片的选择26-27
• 3.3.3 A/D与D/A芯片选择27-28
• 3.4 硬件电路设计28-35
• 3.4.1 电源模块设计28-29
• 3.4.2 FPGA配置电路设计29-30
• 3.4.3 FPGA外部触发电路30
• 3.4.4 A/D采样电路设计30-31
• 3.4.5 D/A转换电路设计31-32
• 3.4.6 XC5VLX85与S3C6410微处理器接口设计32-35
• 4 数字信号处理的FPGA功能仿真35-54
• 4.1 FPGA功能模块的总体设计35-36
• 4.2 时钟模块36-38
• 4.2.1 时钟的产生36-37
• 4.2.2 采样时钟37-38
• 4.3 线性调频信号源产生模块38-41
• 4.3.1 DDS IP核的生成38-39
• 4.3.2 DDS的控制39-41
• 4.4 A/D采样控制模块41-42
• 4.5 FIFO控制模块42-44
• 4.5.1 FIFO的生成42-43
• 4.5.2 异步FIFO的控制43-44
• 4.6 FFT控制模块44-47
• 4.6.1 FFT IP核的生成44-47
• 4.6.2 FFT IP核的控制47
• 4.7 功率谱计算模块47-50
• 4.7.1 块RAM IP核的生成与控制48-49
• 4.7.2 乘法器IP核的生成与控制49
• 4.7.3 FIFO IP核的生成与控制49-50
• 4.8 FPGA与ARM的接口设计50-54
• 4.8.1 ARM对FPGA的控制设计50-51
• 4.8.2 数据传输设计51-52
• 4.8.3 系统整体仿真52-54
• 5 基于Linux操作系统的软件设计54-65
• 5.1 搭建嵌入式Linux系统的开发环境54-56
• 5.1.1 安装交叉编译工具链54-55
• 5.1.2 安装网络服务器55-56
• 5.2 FPGA字符设备驱动程序设计56-62
• 5.2.1 内核模块编程56-57
• 5.2.2 字符设备驱动结构57-60
• 5.2.3 设备驱动中的中断处理60
• 5.2.4 设备驱动中的阻塞机制60-61
• 5.2.5 Linux下的DMA编程61-62
• 5.3 功率谱分析程序设计62-65
• 6 系统测试与结果分析65-71
• 6.1 信号源产生电路测试65-66
• 6.2 信号采集电路测试66-67
• 6.3 FPGA驱动程序测试67-68
• 6.4 系统联调68-71
• 7 总结与展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：320472