基于DSP的通用雷达信号处理机设计与实现

摘要

随着毫米波雷达技术的不断进步，毫米波雷达的应用变得越来越广泛。在军事领域，主要用于近程的跟踪和制导；在民用领域上，主要包括安防警戒、智能交通、无人机自动避障、人机交互等。本文针对通用毫米波雷达的特点，意在对毫米波的中频信号调理部分和数字信号处理方面做一定的研究和探索。
　　本文设计了一个用于探测近程目标的通用毫米波雷达信号处理机，整个系统由硬件和软件两大部分组成，硬件部分包括模拟信号调理板和数字信号处理板：模拟信号调理板主要用于对毫米波雷达传感器输出的中频信号进行预处理和数字采样，数字信号处理板则包括了以DSP为核心的配置电路和众多的外设电路；软件部分是基于TI的SYS/BIOS（实时操作系统内核）而开发的应用程序，整个软件包括SYS/BIOS与驱动设计、应用程序开发两部分：前者为后者提供了多线程开发的环境和驱动支持，后者负责对毫米波雷达信号进行采集、处理。
　　毫米波雷达中频信号先经过模拟信号调理板的预处理和 A/D转换，接着再进入数字信号处理板的DSP芯片中，通过对DSP芯片的软件编程实现对中频信号的采集和处理。本文完成了整个系统硬件和软件的设计和调试工作，包含了信号调理电路、信号处理电路、软件和驱动设计、算法实现等部分的工作。
　　根据实际测试的结果，本文中设计的模拟信号调理板、数字信号处理板、驱动和软件部分均可以正常工作。最后，本文还对信号调理电路输出的中频信号进行了分析，为下一阶段硬件电路和软件算法的改进提供了参考。

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插图索引

符号对照表

缩略语对照表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2毫米波雷达发展现状

1.3 DSP在雷达信号处理中的作用

1.4论文的组织结构

第二章 毫米波雷达信号处理的理论

2.1毫米波雷达信号的研究

2.2 LFMCW三角波调制原理

2.3双天线测角原理

2.4雷达传感器的工作机制

2.5雷达信号处理系统整体框架

2.6本章小节

第三章 模拟信号调理板的设计

3.1模拟信号调理板的总体设计

3.2模拟信号调理板电源设计

3.3滤波器组和放大电路设计

3.4 ADA4941单端转差分设计

3.5 AD8285模数转换设计

3.6 AD8582数模转换设计

3.7 DAC8311模数转换设计

3.8本章小节

第四章 数字信号处理板的设计

4.1数字信号处理板的总体设计

4.2数字信号处理板电源

4.3 DSP的基本配置电路

4.4 DSP的启动方式

4.5 SDRAM电路设计

4.6 NAND FLASH电路设计

4.7 PC104接口设计

4.8 DSP的其他电路设计

4.9本章小节

第五章 DSP的SYS/BIOS和驱动设计

5.1系统软件概述

5.2 SYS/BIOS的多线程

5.3 SYS/BIOS的驱动模型

5.4 UPP接口

5.5 UPP驱动设计

5.6 DSP应用程序加载过程

5.7 DSP应用程序启动过程

5.8本章小节

第六章 DSP的软件设计和实现

6.1软件的总体方案

6.2软件的总体结构设计

6.3信号采集系统设计

6.4信号处理系统设计

6.5雷达信号处理的仿真与实现

6.6本章小节

第七章 总结与展望

7.1已完成的工作

7.2后续工作安排

参考文献

致谢

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