宽带雷达高速信号采集及其一维成像和特征提取

摘要

现代宽带雷达在当今军事、商业等领域中的地位越来越重要，宽带雷达信号的回波的获得和目标的特征提取成为广大研究者的关注焦点。由于雷达回波的大带宽，经过高速采集得到的信号速率很高，为后续的信号传输工作带来较大压力，因此，数据的实时、准确无误的传输成为许多研究者的研究重点。高分辨一维距离像能够提供目标的物理结构和形状信息，从采集得到的雷达回波数据中获得高分辨一维距离像，并对一维距离像进行高质量的特征提取，对雷达目标识别研究具有重大意义。 本文主要根据雷达中频回波的特性，选择ADC081000直接采集信号，使用Xilinx公司出产的Virtex-4 FX12芯片，基于VHDL语言完成信号的缓存和高速传输过程的逻辑功能编写。最后完成整个系统的PCB版图。基于实现的采集系统，实现采集下来的回波信号的一维成像。针对获得的高分辨一维距离像的等效散射中心概念，完成等效散射中心的统计特征提取。由于基于等效散射中心所提取的特征无法严格证明其提取的性能优劣。因此，基于一维距离像姿态敏感性的分析，分别研究傅里叶变换、双谱变换+SVD变换法提取一维距离像的稳定特征并且对所提取的特征进行相似性能分析。基于主成份分析法对性能优秀的特征矩阵进行维数压缩。最终得到稳定、低维的特征矩阵，为后续目标识别研究打下基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2信号采集系统

1.3一维距离像的特征提取

1.4本论文主要完成的工作

2宽带雷达信号高速采集系统的设计

2.1数据采集模块

2.1.1采样定理

2.1.2频谱混叠

2.1.3 AD芯片的介绍

2.2数据缓存模块

2.2.1 FPGA简介

2.2.2 Virtex-4 FPGA的参数介绍

2 3数据传输模块

2.4本章小结

3宽带雷达信号高速采集系统的实现

3.1基于ADC081000的数据采集

3.2基于Virtex-4 FX12的FPGA的数据缓存

3.2 1数据前端转换

3.2.2 FIFO的设计

3.2.3数据采集控制

3 2.4 DCM的配置

3.2.5 DDR控制器的设计

3.3基于以太网接口设计的数据传输

3.3.1 WinPcap简介

3.3.2以太网控制器

3.3.3基于LocalLink的顶层用户接口模块的设计

3.4 PCB版图设计

3.4.1设计注意事项

3.4.2 PCB设计模块

3.4.3基于FPGA的高速PCB的布局布线

3.5设计结果

3.6本章小结

4雷达信号一维成像

4.1线性调频信号的脉冲压缩

4.1.1线性调频信号

4.1.2匹配滤波器

4.1.3脉冲压缩

4.2数字脉压及其实现

4.3基于MATLAB的雷达回波信号处理实现

4.4脉冲压缩一维成像

4.5实验结果与分析

4.6本章小结

5基于一维距离像的等效散射中心模型的特征提取

5.1等效散射中心

5.2等效散射中心特征提取

5.2.1数据预处理

5.2.2基于等效散射中心数目的特征提取

5.2.3基于等效散射中心径向距离的特征提取

5.2.4基于等效散射中心分布熵的特征提取

5.3实验结果与分析

5.4本章小结

6基于一维距离像的稳定特征提取

6.1一维距离像的特性分析

6.2数据预处理

6.3基于距离像稳定特征的特征提取

6.3.1傅里叶变换模值的特征提取

6.3.2双谱特征提取

6.4特征相似测度

6.5特征选择——主成份分析

6.6实验结果与分析

6.6.1性能测试依据

6.6.2实验过程

6.6.3实验结果与分析

6.7本章小结

结束语

致 谢

参考文献

附 录