超寬帶穿墻探測(cè)雷達(dá)信號(hào)采集和處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、與傳統(tǒng)的窄帶雷達(dá)相比,超寬帶穿墻探測(cè)雷達(dá)(UWB-TWSR:Ultra Wideband Through-Wall Surveillance Radar)有更寬的頻率帶寬,利用超寬帶信號(hào)的高分辨和強(qiáng)穿透特性,在接收端獲得探測(cè)空間中復(fù)雜目標(biāo)的精確響應(yīng)回波,通過(guò)目標(biāo)定位算法實(shí)現(xiàn)對(duì)隱藏在墻壁等遮掩體后的活動(dòng)目標(biāo)的監(jiān)測(cè)和精確定位。因此,超寬帶穿墻探測(cè)雷達(dá)在災(zāi)害搜救和軍事反恐方面有廣泛的應(yīng)用前景。本文研究基于超寬帶穿墻探測(cè)雷達(dá)的信號(hào)采集和后端數(shù)據(jù)

2、處理的嵌入式硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),重點(diǎn)探討了UWB回波信號(hào)的采集和嵌入式硬件的設(shè)計(jì)。主要工作結(jié)果概括如下:
　　1、根據(jù)超寬帶信號(hào)的特性以及穿墻探測(cè)雷達(dá)的特點(diǎn),對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)模型和回波特性進(jìn)行了研究,為終端數(shù)據(jù)信號(hào)處理方法的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
　　2、在深入研究各種高速信號(hào)采集理論和方法的基礎(chǔ)上,提出了一種新的可行性高的等效采樣方法,稱為偽隨機(jī)等效采樣。傳統(tǒng)的隨機(jī)等效采樣需要復(fù)雜的控制和高精度的時(shí)間測(cè)量電路,新的方法則以信

3、號(hào)采集的某一時(shí)刻為參考點(diǎn),易于控制和設(shè)計(jì);與傳統(tǒng)的順序等效采樣相比,新的方法的時(shí)鐘更容易獲得,實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單。模擬結(jié)果驗(yàn)證了提出的采樣方法的正確性和有效性。
　　3、基于偽隨機(jī)等效采樣理論設(shè)計(jì)了UWB-TWSR信號(hào)采集裝置。采集裝置解決了等效采樣的硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和要點(diǎn),其硬件電路主要由FPGA(包括內(nèi)嵌于FPGA的作時(shí)鐘分配器用的PLL)、兩片ADC及ADC模擬前端電路組成。軟件部分使用Verilog HDL語(yǔ)言編寫了包括時(shí)鐘管理/分

4、配、ADC控制以及雙口RAM等功能的程序。最后通過(guò)采集實(shí)際UWB信號(hào)驗(yàn)證了信號(hào)采集裝置的設(shè)計(jì)功能。
　　4、以高度集成的FPGA為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了基于SOPC的UWB-TWSR后端硬件嵌入式平臺(tái),將UWB信號(hào)采集與后端的處理、成像顯示等功能集成到一起,實(shí)現(xiàn)了由前端發(fā)射、接收到后端處理各模塊的聯(lián)合調(diào)試。研究了在單發(fā)多收的天線陣列結(jié)構(gòu)下,使用后向投影算法進(jìn)行隱藏目標(biāo)定位成像的基本原理。針對(duì)后向投影算法在SOPC處理平臺(tái)上運(yùn)行耗時(shí)的問(wèn)題,采