一体化雷达仿真系统的设计与实现
发布时间：2021-07-23 08:35
现代军用雷达的功能体现出多样化和复杂化的特征,对雷达操作人员提出了较高的技术要求,需要大量的培训来积累使用经验。由于建设真实雷达工作环境的成本和复杂度很高,本文研究了一种通用性强且成本低廉的小型一体化雷达仿真系统,可用于雷达的模拟训练。该系统采用全可编程片上系统ZYNQ-7000作为主控单元,可实时模拟雷达的调制信号发射、中频回波产生以及接收信号检波,可用于雷达成像算法和目标检测跟踪算法的验证,为雷达操作训练提供教学平台。本文研究了通过高性能数字电路实现雷达的发射波形产生,中频回波信号的模拟,以及对采集到的回波信号进行检波等后端处理。本文完成的主要工作如下:1.研究并设计了基于ZYNQ-7000主控芯片的雷达仿真系统专用电路,该芯片内部集成了一个FPGA模块和两个ARM9内核。通过高速DAC芯片DAC3280和ADC芯片ADS62P49实现模拟雷达的射频发射和接收模块,四路发射信号最高中频达到60MHz,四路接收通道指标达到12bit/150MSPS。并利用ZYNQ-7000的ARM核实现了控制命令收发和数据处理传输的软件系统,构建了一个小型化、一体化的通用雷达模拟平台。2.从雷达仿真...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１系统框图??
其中仅详细介绍前三部分的设计过程。网口、串口和视频输出等数据传输模块采??用Ｘｉｌｉｎｘ公司提供的通用方案。本设计采用了四路Ｄ／Ａ输出和四路Ａ／Ｄ输入，??为八通道设计。专用设计电路框架如图２－１。????１?ｉ?ｉ??＂ＷＷ￣??ｉ块??双通边?，＂＂?ｉ?Ｊ?Ｗｉｆｉｉｔｔ??啊ＡＤＣ?■＂＂＂＾?ＤＡＣ??Ｓｆｙ卜?Ｚ７??ＦＰＧＡ?＊?＿＾￣ＲＳＡ２２￣??－ｐ＾－ｉ?ｒ￣￣ｉ接口模块丨??接口?！?……ＲＳ４２２??模块?接口模块??—??ｒ?Ｍ示控制??￣显示屏?丨??图２－１电路框架示意图??时钟芯片为ＺＹＮＱ－７０００处理核心提供输入时钟。ＺＹＮＱ的ＰＬ模块（ＦＰＧＡ??逻辑模块）包括两部分．？第一部分主要负责ＡＤＣ采集信号的处理和ＤＡＣ输出??信号的生成；第二部分负责驱动ＡＤＣ和ＤＡＣ工作，本方案中选用的两种芯片??的控制接口都是高速?ＳＰＩ?（Ｓｅｒｉａｌ?Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ?Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）接口。??６??
核心处理器选用ＺＹＮＱ７０００系列的中高端级别芯片ＸＣ７Ｚ１００－２ＦＦＧ９００，兼??容?ＸＣ７Ｚ０４５－２ＦＦＧ９００?及?ＸＣ７Ｚ０３５－２ＦＦＧ９００。芯片封装为?ＦＦＧ９００，面积为??３１＊３１ｍｍ。其内部主要信号、接口功能结构图见图２－２所示。??Ｚｙｍｉ边界?丨?ＡＸｌｆｇ？口??＾?？———?！??处理器系统ＰＳ丨?丨＂Ｊ貌ｆｔ！逻糾ＰＬ??ＡＸＩ?ＡＣＰ?！???ｎ?Ｌ」?Ｙ?ｉ＿」?ｒ???！?ｐｓｆｉ％?ｊ?＿二二二二二二二：：?！?ｐｌ＜５§?！??Ｉ?ｊ?■?ｉ?零?ｔ?Ｉ?）??时钟，＆位?！?｜?ＦＣＬＫｓ?］?ｊ?Ｉ?｜??！?Ｉ?１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｊ?用户?ＳｃｌｃｃｌＩＯ?３??ＤＤＲ?＼?！?ＤＭＡ济求丨５响应?｜?＼?ｉ?￣■?Ｊ??Ｉ?？?ｊ?１?■?丨?｜?ＸＡＤＣ??ＵＳＢ?Ｉ?｜?ＤＤＲ?仲戠?Ｉ?Ｉ?ｊ??Ｉ?Ｉ?Ｊ?｜?ＡＸＩ＾Ｗ?ｊ?１????ＳＰ１?｜?Ｉ?Ｉ?＇］??］?１?＾?ｉ?！?Ｋ？他命项??Ｉ?Ｎ．＼ＮＤ．ＮＣ）Ｒ／ＳＲＡＭ?［?Ｉ?ＰＬ?信号??Ｉ?ｌ?ｉ?■．?■．」？?Ｉ?．??ｉ??１?！??ＰＳ供电?ｉ?ＭＩＯ，?ＥＭＩＯ．?ＪＴＡＧ?Ｉ?ＰＬ供电???—．￣?ｉ??—??ｌ??ｒ—???ＧｉｇＨ，ＳＤＩＯ??ＳＰＩ，Ｉ２Ｃ，ＣＡＮ?Ｊ?］??ＵＡＲＴ．ＧＰＩＯ?ＨＭＤ?Ｉ??！???ｉ?Ｉ???；－ａ?
【参考文献】：
期刊论文
[1]典型的PD雷达信号处理技术研究[J]. 李志君,王勇. 电子测试. 2016(05)
[2]嵌入式数据库在QT中的应用研究与实现[J]. 曾云,胡频. 国外电子测量技术. 2010(09)
[3]基于FPGA的直接数字频率合成波形发生器[J]. 马骏然,张春熹. 电子测量技术. 2006(04)
[4]基于多相滤波的直接数字正交变换技术[J]. 颜彪,许宗泽,邹国良. 上海大学学报(自然科学版). 2003(01)
[5]一个高性能数字脉冲压缩系统的研制[J]. 张群英,龙腾,何佩琨,毛二可. 北京理工大学学报. 2000(01)
硕士论文
[1]圆阵雷达转发模拟器的设计与实现[D]. 冯涵.南京理工大学 2018
[2]高性能雷达回波模拟器研究[D]. 张华童.西安电子科技大学 2017
[3]基于Zynq平台的多普勒雷达信号处理机技术研究[D]. 谢滔.国防科学技术大学 2015
[4]多通道DBF专用测试模拟器的设计与实现[D]. 宋广南.南京理工大学 2013
[5]用于认知雷达的波形和参差滤波器优化算法研究[D]. 杨瑞.西安电子科技大学 2012
[6]高频雷达的脉冲压缩和旁瓣抑制[D]. 郑岩.哈尔滨工业大学 2011
[7]雷达信号处理机的几个关键技术研究[D]. 陶海红.西安电子科技大学 2002
本文编号：3298956
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１系统框图??
其中仅详细介绍前三部分的设计过程。网口、串口和视频输出等数据传输模块采??用Ｘｉｌｉｎｘ公司提供的通用方案。本设计采用了四路Ｄ／Ａ输出和四路Ａ／Ｄ输入，??为八通道设计。专用设计电路框架如图２－１。????１?ｉ?ｉ??＂ＷＷ￣??ｉ块??双通边?，＂＂?ｉ?Ｊ?Ｗｉｆｉｉｔｔ??啊ＡＤＣ?■＂＂＂＾?ＤＡＣ??Ｓｆｙ卜?Ｚ７??ＦＰＧＡ?＊?＿＾￣ＲＳＡ２２￣??－ｐ＾－ｉ?ｒ￣￣ｉ接口模块丨??接口?！?……ＲＳ４２２??模块?接口模块??—??ｒ?Ｍ示控制??￣显示屏?丨??图２－１电路框架示意图??时钟芯片为ＺＹＮＱ－７０００处理核心提供输入时钟。ＺＹＮＱ的ＰＬ模块（ＦＰＧＡ??逻辑模块）包括两部分．？第一部分主要负责ＡＤＣ采集信号的处理和ＤＡＣ输出??信号的生成；第二部分负责驱动ＡＤＣ和ＤＡＣ工作，本方案中选用的两种芯片??的控制接口都是高速?ＳＰＩ?（Ｓｅｒｉａｌ?Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ?Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）接口。??６??
核心处理器选用ＺＹＮＱ７０００系列的中高端级别芯片ＸＣ７Ｚ１００－２ＦＦＧ９００，兼??容?ＸＣ７Ｚ０４５－２ＦＦＧ９００?及?ＸＣ７Ｚ０３５－２ＦＦＧ９００。芯片封装为?ＦＦＧ９００，面积为??３１＊３１ｍｍ。其内部主要信号、接口功能结构图见图２－２所示。??Ｚｙｍｉ边界?丨?ＡＸｌｆｇ？口??＾?？———?！??处理器系统ＰＳ丨?丨＂Ｊ貌ｆｔ！逻糾ＰＬ??ＡＸＩ?ＡＣＰ?！???ｎ?Ｌ」?Ｙ?ｉ＿」?ｒ???！?ｐｓｆｉ％?ｊ?＿二二二二二二二：：?！?ｐｌ＜５§?！??Ｉ?ｊ?■?ｉ?零?ｔ?Ｉ?）??时钟，＆位?！?｜?ＦＣＬＫｓ?］?ｊ?Ｉ?｜??！?Ｉ?１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｊ?用户?ＳｃｌｃｃｌＩＯ?３??ＤＤＲ?＼?！?ＤＭＡ济求丨５响应?｜?＼?ｉ?￣■?Ｊ??Ｉ?？?ｊ?１?■?丨?｜?ＸＡＤＣ??ＵＳＢ?Ｉ?｜?ＤＤＲ?仲戠?Ｉ?Ｉ?ｊ??Ｉ?Ｉ?Ｊ?｜?ＡＸＩ＾Ｗ?ｊ?１????ＳＰ１?｜?Ｉ?Ｉ?＇］??］?１?＾?ｉ?！?Ｋ？他命项??Ｉ?Ｎ．＼ＮＤ．ＮＣ）Ｒ／ＳＲＡＭ?［?Ｉ?ＰＬ?信号??Ｉ?ｌ?ｉ?■．?■．」？?Ｉ?．??ｉ??１?！??ＰＳ供电?ｉ?ＭＩＯ，?ＥＭＩＯ．?ＪＴＡＧ?Ｉ?ＰＬ供电???—．￣?ｉ??—??ｌ??ｒ—???ＧｉｇＨ，ＳＤＩＯ??ＳＰＩ，Ｉ２Ｃ，ＣＡＮ?Ｊ?］??ＵＡＲＴ．ＧＰＩＯ?ＨＭＤ?Ｉ??！???ｉ?Ｉ???；－ａ?
【参考文献】：
期刊论文
[1]典型的PD雷达信号处理技术研究[J]. 李志君,王勇. 电子测试. 2016(05)
[2]嵌入式数据库在QT中的应用研究与实现[J]. 曾云,胡频. 国外电子测量技术. 2010(09)
[3]基于FPGA的直接数字频率合成波形发生器[J]. 马骏然,张春熹. 电子测量技术. 2006(04)
[4]基于多相滤波的直接数字正交变换技术[J]. 颜彪,许宗泽,邹国良. 上海大学学报(自然科学版). 2003(01)
[5]一个高性能数字脉冲压缩系统的研制[J]. 张群英,龙腾,何佩琨,毛二可. 北京理工大学学报. 2000(01)
硕士论文
[1]圆阵雷达转发模拟器的设计与实现[D]. 冯涵.南京理工大学 2018
[2]高性能雷达回波模拟器研究[D]. 张华童.西安电子科技大学 2017
[3]基于Zynq平台的多普勒雷达信号处理机技术研究[D]. 谢滔.国防科学技术大学 2015
[4]多通道DBF专用测试模拟器的设计与实现[D]. 宋广南.南京理工大学 2013
[5]用于认知雷达的波形和参差滤波器优化算法研究[D]. 杨瑞.西安电子科技大学 2012
[6]高频雷达的脉冲压缩和旁瓣抑制[D]. 郑岩.哈尔滨工业大学 2011
[7]雷达信号处理机的几个关键技术研究[D]. 陶海红.西安电子科技大学 2002
本文编号：3298956
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