基于FPGA的嵌入式导航雷达显示系统

摘要

雷达即无线电探测和测距。雷达装在船上用于航行避让、船舶定位和引航的称为船用导航雷达。船用导航雷达是测定本船位置和预防冲撞事故所不可缺少的系统。它能够准确捕获其它船只、陆地、航线标志等物标信息，并将其显示在显示屏上。 本文围绕船用导航雷达展开了研究，研究内容分为以下几个部分： 首先介绍了雷达的概念、基本原理和主要应用，而且详细叙述了船用导航雷达的发展和工作原理及特性。 然后根据雷达的基本原理和船用导航雷达的特点，设计了基于FPGA、ARM、DSP的船用导航雷达系统，并采用了DDR SDRAM存储器。ARM、DSP和FPGA是当今主流的高速数字信号处理芯片，满足了船用导航雷达系统的要求。 最后根据VGA显示器的原理和雷达图像的叠加原理，实现了基于FPGA的VGA雷达图像叠加显示，并得到了所需的雷达图像。从结果可以看出，本系统的设计是符合要求的。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1雷达概念

1.2雷达发展史

1.3雷达的应用

1.4船用导航雷达

1.5船用导航雷达的发展

1.5.1当今船用导航雷达的特点

1.5.2国外研究现状分析

1.5.3国内研究现状分析

1.6本文研究内容

1.6.1课题的背景和意义

1.6.2本文的内容和结构

第二章雷达简介

2.1脉冲雷达

2.2雷达主要组成

2.3测距原理

2.4测方位原理

2.5小节

第三章船用导航雷达

3.1船用导航雷达发展简史

3.2船用导航雷达组成

3.3船用导航雷达性能

3.3.1作用距离

3.3.2分辨力

3.4导航雷达定位

3.5导航雷达引航

3.5.1相对运动显示方式

3.5.2真运动显示方式

3.6避让标绘

3.6.1人工标绘

3.6.2自动雷达标绘仪

3.7小结

第四章船用导航雷达的整体系统设计

4.1船用导航雷达系统

4.1.1船用导航雷达电源

4.1.2船用导航雷达天线

4.1.3雷达显示器

4.1.4 SD存储卡

4.2嵌入式导航雷达核心板设计

4.2.1ARM9芯片-S3C2410

4.2.2DSP芯片-Blackfin532

4.2.3FPGA芯片-Cyclone Ⅱ

4.3小结

第五章超外差式接收机

5.1雷达接收机原理

5.2船用导航雷达接收机

5.2.1混频器

5.2.2 AFC电路

5.2.3增益控制和海浪抑制

5.3 小结

第六章低成本FPGA-CYCLONE Ⅱ

6.1可编程逻辑器件

6.1.1PAL/GAL

6.1.2CPLD

6.1.3FPGA

6.2CYCLONEⅡ

6.2.1Cyclone Ⅱ性能

6.2.2Cyclone Ⅱ器件的适用配置器件

6.2.3Cyclone Ⅱ器件封装和用户I/O管脚数

6.3小结

第七章DDR SDRAM存储器

7.1DDR SDRAM存储器

7.2DDR SDRAM的时序

7.2.1DDR SDRAM读时序

7.2.2DDR SDRAM写时序

7.2.3FPGA与DDR SDRAM接口设计

7.3DDR控制器模块

7.3.1DDR SDRAM控制器锁相环端口

7.3.2DDR控制器命令

7.4极坐标/直角坐标转换

7.5雷达数据极坐标读写DDR SDRAM

7.6小结

第八章VGA显示器接口

8.1VGA控制接口

8.2模块划分与模块功能定义

8.3VGA时序分析

8.3.1光栅扫描

8.3.2VGA时序的VHDL实现

8.4电子海图与雷达信息叠加功能的实现

8.4.1雷达图象与电子海图的叠加原理

8.4.2在电子海图上叠加显示ARPA数据

8.4.3其它雷达信息在电子海图上叠加显示

8.5船用导航霄达显示结果

8.6VGA显示器在雷达图像显示中的应用

8.7小结

结束语

参考文献

附录

致谢