单脉冲和差测角雷达的高速实时信号处理系统的设计与实现

摘要

由于恶劣气候条件，飞行员因为无法观测跑道情况，导致飞机无法安全降落。机载跑道成像雷达可以在这样的条件下，对机场跑道两边的角反射器进行探测，实现距离和方位的二维成像，以引导飞机在恶劣气候环境下安全降落。本文选用了单脉冲测角信号处理系统，给出了一种基于FPGA+DSP的系统方案，实现了成像功能。
　　 本文介绍了振幅和差式单脉冲测角的基本理论，包括振幅和差测角的基本工作原理，数字正交解调和脉冲压缩具体实现过程等。首先进行系统硬件电路的总体设计，以及各子模块电路的芯片选择和外围电路的设计;其次介绍了FPGA数字正交解调和脉冲压缩的实现过程以及外围接口电路的设计（FPGA模块的编程由Verilog HDL语言实现，仿真由ModelSim软件实现）;然后分析了以DSP为核心芯片实现目标参数的解算过程，包括目标方位角和距离的计算，真假目标识别和坐标信息转化的功能;最后进行系统的调试与测试，给出系统模块测试结果，证明该信号处理系统设计方案可行，性能优良，能达到预期效果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．1．1 应用背景

1．1．2 实现的意义

1．2 国内外发展现状

1．3 本文结构安排

2 跑道成像雷达的系统设计

2．1 雷达系统指标

2．1．1 系统主要参数指标

2．1．2 系统参数的选取

2．2 雷达系统方案的选择

2．2．1 单脉冲测角的基本原理

2．2．2 单脉冲体制雷达的通用系统设计

2．3 信号处理的算法

2．3．1 数字正交解调

2．3．2 脉冲压缩

3 信号处理系统硬件设计

3．1 雷达系统的整体介绍

3．2 器件选型说明

3．2．1 ADC器件

3．2．2 FPGA芯片选型

3．2．3 DSP芯片选型

3．3 电路设计

3．3．1 ADC芯片电路设计

3．3．2 DSP电路设计

3．4 电源设计

3．4．1 电源选取要求

3．4．2 电源电路设计

3．5 接口设计与仿真

3．5．1 FPGA与ADC接口设计

3．5．2 FPGA与DSP接口设计

3．5．3 FPGA与上位机

3．5．4 FPGA对发射机控制设计

4 系统的算法设计与仿真

4．1 系统算法的分配方案

4．2 基于FPGA的算法设计

4．2．1 FPGA设计雷达数字信号处理系统的流程

4．2．2 FPGA开发环境

4．2．3 FPGA设计总体方案

4．2．4 FPGA的模块设计

4．2 基于DSP的算法设计

4．3．1 DSP系统工作任务

4．3．2 DSP中断控制流程

4．3．3 和差比幅测角

5 系统调试

5．1 系统调试的环境

5．2 分系统调试

5．1．1 FPGA芯片调试

5．1．2 FPGA与DSP通讯接口的调试

6 总结和展望

致谢

参考文献