基于TS20X DSP的机载雷达实时信号处理

摘要

机载雷达与地面雷达相比具有更大的波束辐射范围、良好的机动性和规避地物遮挡的能力。但是，机载雷达下视时，地物或海面的反射将产生很强的地杂波或海杂波，这使得机载雷达面临比地面雷达恶劣得多的检测环境。本文对采用脉冲压缩体制、信号波形采用线性调频信号的机载雷达信号处理进行了理论分析，对基于四片TIGERSHAC系列DSP芯片的机载雷达实时信号处理进行了研究。 本文理论部分首先介绍了脉冲压缩雷达的原理，分析了T=40μs，B=25MHz的线性调频信号的特性。其次，对脉冲压缩系统匹配滤波器以及距离旁瓣采用海明窗加权抑制后的结果进行了对比分析和仿真。再次，分析了机载雷达回波特性，在主杂波抑制的处理中，结合系统指标介绍了一种主杂波抑制的方法。最后，本文还介绍了动目标检测和CFAR的原理和实现框图。 本文的硬件系统核心信号处理组由四片ADI公司TIGERSHARC系列DSPTS202组成，数据流采用流水线结构。分配三片DSP作为雷达脉冲压缩系统，完成脉冲压缩和距离旁瓣的加权处理。同时从分担后端DSP任务和节约传输时间的角度考虑，在前端DSP完成脉冲压缩后数据的压缩；分配一片DSP作为后端DSP，完成前端DSP所传数据的解压缩和动目标检测、主杂波抑制和CFAR处理。通过把前、后端DSP处理结果和仿真结果进行对比，证明了程序和算法的正确性。 本文对涉及的ADI公司TS系列DSP的结构特点进行了简要介绍，在定义实时信号处理的基础上，介绍了一些常用的实时信号处理方法，结合DSP芯片，总结了使用TIGERSHARC系列DSP中的一些有利于提高系统实时性处理的工程经验。机载雷达信号处理应该是一个实时的、高速的信号处理过程。对于海量的数据运算和存储，需要对处理过程进行合理的安排，对硬件资源进行合理的分配。本文通过对硬件资源、算法和汇编程序的优化安排和处理，保证了机载雷达信号处理过程能够实时完成。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内外发展动态

1.3本文的主要工作

第二章机载雷达的信号处理

2.1概述

2.2线性调频(LFM)信号及信号特性分析

2.3脉冲压缩及距离旁瓣的抑制

2.3.1匹配滤波器

2.3.2距离旁瓣抑制

2.4动目标检测(MTD)

2.5主杂波抑制

2.5.1机载下视雷达回波谱分析

2.5.2主杂波抑制的工程实现方法

2.6 CFAR原理

第三章硬件系统结构

3.1概述

3.2 ADSP TS20X系列DSP

3.3 DSP的硬件连接

3.3.1共享总线的互连设计

3.3.2 DSP之间的链路口的互连设计

3.3.3 DSP的通用Flag引脚、外部中断IRQ及DMAR连接设计

3.4硬件系统其他部分

第四章机载雷达实时信号处理实现

4.1实时处理技术

4.1.1实时的定义

4.1.2进程的结构

4.2总体设计

4.2.1脉冲压缩部分

4.2.2目标参数检测部分

4.3脉冲压缩部分

4.4目标参数检测部分

4.5并行处理

4.5.1指令并行

4.5.2乒乓缓冲区和循环缓冲区

4.6 CACHE

4.7 LDF文件

第五章系统测试结果

5.1脉冲压缩测试结果

5.2目标参数检测部分

5.2.1机载雷达回波视频信号模拟

5.2.2目标参数检测部分测试结果

结论和展望

致谢

参考文献

个人简历及在攻硕期间取得的研究成果