FPGA多模式高效脉冲压缩工程应用

针对现代雷达系统功能需求多样化、处理数据量大的特点,提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）处理平台的多模式高效频域脉冲压缩方法。其快速傅里叶变换（FFT）模块采用复式FFT结构,其运算能力比基-4 Burst I/O结构提高了一倍;参考函数模块采用实时查表法,根据发射信号基本参数对参考信号进行实时生成;脉冲压缩模块进行了知识产权（IP）核封装处理,使其既能通过灵活配置适应多工作模式实用需求,又能够便利地移植和复用。采用此方法在基于Virtex-7 FPGA硬件平台上进行试验验证,结果表明,该方法能够高效地实现8192点至32768点脉冲压缩处理,处理点数多,实时性高,且处理结果满足航天工程应用要求。     

基于FPGA IP核的脉冲压缩算法的实现

线性调频脉冲压缩信号具有作用距离远、抗干扰能力强的特点。为实现线性调频信号的数字脉冲压缩,文章提出了一种基于FPGA IP核的脉冲压缩设计方法。文章着重介绍了如何使用FPGA IP核来实现频域脉冲压缩,同时对使用流水线型或基2结构实现FFT算法的优缺点和适应性做了详细对比。实验结果表明,文章提出的脉冲压缩设计方法性能良好,便于工程实现。且该方法的参数设置灵活,可以简化FPGA软件设计,缩短研发周期。     

基于FPGA的大时宽带宽积频域脉压设计

介绍了基于ALTERA公司FPGA器件的高速实时FFT运算单元实现及频率域脉冲压缩处理的设计方法.在分析了基8、按频率抽取FFT算法的基础上,采用多级同步流水线结构,利用现场可编程门阵列(FPGA)完成了最大4096点块浮点FFT.整个设计划分成多个功能模块,采用VHDL描述语言,并在Stratix器件上实现.结果表明,利用FPGA实现复杂的数字信号处理(DSP)算法是完全可行的.     

基于多DSP的机载SAR距离徙动校正实现方法

针对机载合成孔径雷达(SAR)数据量大、运算复杂、实时性能要求高等问题，提出了一种基于多片多核DSP并行的方式实现机载SAR距离徙动校正的方法。重点介绍实现过程中的片间及片内并行和同步处理、数据交互、数据分配，距离徙动校正的距离向脉冲压缩和惯导补偿，以及多普勒中心估计实现的具体步骤，利用点仿真和实测数据验证了该方法的有效性，并提出优化模块，进一步提高运算的实时性。     

可编程DBS信号处理机的实现方法

本文讨论空载(机载、弹载)脉冲多普勒体制雷达中可编程DBS信号处理机的机理、结构及实现方法。研究了应用DBS技术提高空载雷达方位角分辨力的原理。提出了用高速位片实现的、采用微程序控制的可编程DBS实时信号处理机的硬件结构。采用这种结构可使DBS信号处理机在2ms内实时地处理完一幅子图像,其系统的多普勒波束锐化比可达15:1。     

线性调频信号在雷达中的应用

线性调频(LFM)信号是脉冲压缩体制雷达中广泛应用的大时宽带宽积信号,其突出优点是匹配滤波器对回波信号的多普勒频移不敏感。根据线性调频脉冲压缩信号的时域和频域特点,运用模糊函数对该信号的性能进行分析。LFM信号具有更高的距离、速度分辨率,以及更好的低截获概率特性。给出此类信号经匹配滤波压缩处理的过程、结果及工程实现。     

单片宽带频谱分析芯片设计

文章介绍了单片宽带实时频谱分析芯片的设计原理和方法,并在FPGA上进行了原型验证。设计中采用了基于多相滤波器组的下变频方案,并对下变频后每一路数据进行重叠加窗处理。为了减小芯片面积,对后端的FFT分析模块进行了优化设计,提出了将两条蝶形运算级合并为一条流水线的新型FFT设计构架。该设计可以不间断地处理数据,从而实现信号的无缝捕获。     

星载合成孔径雷达的数字成像处理

对星载合成孔径雷达的数字成像处理过程进行了详细的阐述，其中包括点目标回波信号的分析，距离压缩，距离徙动校正，方位压缩，多普勒参数估计，参考函数的形成和更新，多视处理等内容。还介绍了数字成像处理的实现方法     

对脉冲压缩雷达的干扰评估与实现

脉冲压缩雷达的大时宽带宽积使其具有较强的抗噪声干扰能力 ,而脉冲压缩信号的时延τ和频移ξ间存在着强耦合的致命弱点 ,使得对其进行距离欺骗干扰容易实现。通过数学理论公式推导和计算机数值模拟仿真 ,评估了移频干扰对线性调频脉冲压缩雷达和 1 3位巴克码脉冲压缩雷达实施距离欺骗干扰的效果 ,最后提出了两种实现移频干扰的方法     

线性调频信号特征分析

线性调频(LFM)信号是脉冲压缩体制雷达中广泛应用的大时宽带宽积信号,它的突出优点是匹配滤波器对回波信号的多普勒频移不敏感。文章根据线性调频脉冲压缩信号的时域和频域特点,运用模糊函数对该信号的性能进行分析,得出该信号具有更高的距离分辨率和速度分辨率,以及更好的低截获概率特性。给出此类信号经匹配滤波压缩处理的过程和结果及工程实现。     

地面PD雷达信号处理设计与实现

基于ADSP-TS201的多片数字信号处理器平台,对一种脉冲多普勒(PD)雷达信号处理机的设计与实现进行了研究。介绍了系统的工作原理。给出了优化的距离解模糊算法和距离遮挡及脉冲重复周期最优化选择等关键技术及其实现。     

宽带雷达中频直接采样信号数字去线性调频方法

为了改善模拟Dechirp方法的接收信号质量,降低中频直接采样匹配滤波处理的运算量,结合这两种方法的优点提出了数字Dechirp实时处理方法。通过理论分析与推导得出数学模型,再从实现的角度详细分析了数据抽取、滤波器设计等问题,同时介绍了适用于数字Dechirp的系统失真补偿方法。仿真与实测数据证明该方法是一种可行、高效的实时脉冲压缩方法。     

不同干扰情况下脉冲压缩对雷达作用距离的影响

雷达脉冲压缩技术,既是能够解决雷达威力与距离分辨力之间矛盾的手段,也是一种抗干扰措施。分别分析了在背景噪声、窄带噪声瞄频干扰、宽带噪声阻塞干扰情况下,脉冲压缩处理对雷达作用距离的影响。指出了脉冲压缩处理对雷达作用距离是否产生影响的根本原因,是看干扰（噪声）信号的功率谱密度是否恒定。若恒定,则无影响;若不恒定,则会产生影响。     

双模GNSS接收机中可重构FFT处理器设计

在双模GNSS接收机中,GPS和BD2卫星的PN码长度不同,造成接收机中的捕获通道不能通用。提出一种可重构的FFT实现方法,利用1024点FFT以及可复用的基2/基4处理单元组成可重构FFT,实现2048点FFT或4096点FFT,使得接收机能够利用同一个FFT模块捕获GPS信号或BD信号,从而节省了接收机的硬件资源。同时可通过复用FFT的方法共用捕获通道,为提高捕获速度和精度提供硬件基础。     

线性调频脉冲压缩雷达仿真研究

文章分析了线性调频（LFM）脉冲压缩雷达的工作原理,对LFM信号及其匹配滤波输出信号进行了仿真,验证了理论分析的正确性,进而对LFM脉冲压缩雷达系统进行仿真,得出LFM信号可有效解决雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾。     

星载合成孔径雷达的数学成像处理

对星载合成孔径雷达的数字成像处理过程进行了详细的阐述，其中包的知点目标回波信号的分析，距离压缩，距离徒动校正，方位压缩，多普勒参数估计，参考函数的形成和更新，多视处理等内容。     

雷达信号频率实时精确测量电路的设计与实现

重点介绍以Xilinx公司的Virtex5系列FPGA和ADI公司的TigerSHARC系列浮点型DSP芯片ADSP-TS201S为核心,设计的一种符合CPCI规范的标准6u信号处理硬件电路平台.在这一硬件电路平台上,实现了雷达信号中频频率的实时精确测量.通过脉冲积累,利用脉冲之间的相参性,雷达信号中频频率测量精度可以...     

模块化弹载测控设备内总线交互技术研究与应用

长期以来,模块化设计一直是弹载测控设备主流的实现方法。然而,模块间的信息交互方式没有统一的标准,研制单位根据自身的技术特点、信号特征进行定义,其定义的方式直接影响或决定了弹载测控设备实现的难易程度。为研发一种高效的弹载测控设备内部互联技术,使得在弹载测控设备性能要求越来越复杂的当下,让模块的连接更简单更高效,通用化程度更高,本文从功能上及硬件上对弹载测控设备进行精细化架构划分,分成三大核心模块及功能扩展模块,并定义一种高效的模块级内总线接口形式及协议。总线包含一次供电、二次供电及内部交联信号的输入输出,信号的交互采用半双工总线形式,各模块均可在线访问总线,在线编辑总线。经设计与实验验证,采用该总线的设计方法使得弹载测控设备对外接口交互简单,在线生成遥测PCM (Pulse Code Modulation,脉冲编码调制)码流便捷高效,功能扩展模块可自由地叠加或减少,不增加总线接口的硬件负担,使得弹载测控设备通用化程度很高。     

FMCW体制毫米波SAR实时信号处理方法研究

与脉冲体制合成孔径雷达(SAR)相比,调频连续波(FMCW)体制SAR具有体积小、重量轻、分辨率高、功耗低和低截获等一系列优点,目前小型或微小型SAR普遍采用FMCW工作体制。FMCW SAR在整个脉冲重复周期内都发射信号,其信号占空比达到了100%,为了减小数字接收机采样带宽,降低数据率,FMCW体制毫米波SAR一般采取解线频调接收的方式,但其数据量依然很大,而且机载平台受到气流的影响,运动误差很大,需要迭代估计与补偿,给实时处理模块带来了很大压力。为了提高整个机载FMCW SAR系统的信号实时处理性能,需要在算法层面进行改进。提出了一种两次子孔径误差估计和全孔径误差拼接补偿的FMCW SAR实时成像算法,使用相位梯度自聚焦(PGA)算法和图像偏置(MD)算法级联提取子孔径误差;然后进行子孔径误差拼接成全孔径误差补偿原数据,两维脉冲压缩后完成图像聚焦,提高了FMCW体制毫米波SAR成像算法的效率;最后使用机载Ka波段FMCW SAR实测数据,验证了该算法的有效性。     

基于CUDA的GPS信号快速捕获

为实现基于PC平台的GPS软件接收机C/A码信号快速搜索,提出了一种由GPU完成信号搜索计算的快速实现方法。该方法以基于FFT的码相位并行搜索算法为基础,通过CUDA编程,由GPU完成主要的计算任务,实现了信号搜索在GPU上的并行计算。最后,将该方法与在CPU上实现的捕获方法进行了比较测试,结果表明：新方法的捕获速度显著提高,冷启动条件下,搜索全部32颗卫星只需1.653秒,为GPS软件接收机的实时化提供了重要保证。