基于脉冲压缩技术的船用导航雷达数字信号处理设计

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1、—ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＬＦＣＨＩＮＣＨＮＯＯ巧ＹＯＡ专业学位硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ，．Ｈ一心一，－ｔ．？一＿－－篮＃１予皆＾／－■？？，Ｉ－．论文题目基于脉冲压缩技术的船用导腑雷达数字信号处理设计专业学位类别工程硕±学号２０１２２２０５０３２６＾作者姓名潘伟指导教师书占平副教授、．独创性声明本

2、人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日親年月日－％％＾ｆ之论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许

3、论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可［＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名；—导师签名：曰期；月曰分类号密级UDC注1学位论文基于脉冲压缩技术的船用导航雷达数字信号处理设计（题名和副题名）潘伟（作者姓名）指导教师王占平副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2015.04论文答辩日期2015.05

4、学位授予单位和日期电子科技大学2015年06月27日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。-2-MARINENAVIGATIONRADARDIGITALSIGNALPROCESSINGDESIGNBASEDONPULSECOMPRESSIONAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:PanWeiAdvisor:Prof.Wang

5、ZhanpingSchool:SchoolofOptoelectronicInformation摘要摘要随着航运业的发展，船用导航雷达作为船舶避障、通航、导向的重要设备，其在基本原理和工程应用方面的研究受到越来越多的重视。船用导航雷达正从传统的磁控管模式雷达逐渐向新式的固态脉冲压缩和连续波雷达过渡，以实现延长寿命、提高距离分辨力、降低对人体的伤害等目的。但固态雷达从射频前端设计到中频信号处理的技术相对来说更加复杂，一次性投入成本更高，这直接影响了固态雷达在民用船用导航领域的应用。本文在脉冲压缩技术基础之上，对船用导航

6、雷达的数字信号处理模块提出了新的设计思路，即采用单块FPGA芯片实现三种类型的线性调频脉冲信号的压缩以满足不同的量程和不同的距离分辨力需求，力求获得低的设计成本、较好的通用性以及完备的功能，推动固态体制雷达技术在船用导航雷达领域的应用。该方案完成脉冲压缩的三种线性调频信号时带积均为30，时宽分别为1μs、3s和6μs，在120MHz的采样率下经数字下变频抽取到60点的两路基带信号。采用一级CIC滤波器、一级半带滤波器和一级FIR抽取波器的方案，抽取倍数较小时跳过中间级。在匹配滤波器的设计中滤波系数经过汉明窗加权抑制

7、旁瓣，并针对大距离门数的特点采用优化的时域结构。脉压预处理后再经过脉冲累计算法模块增大信噪比，同时，恒虚警算法模块提高目标检测的准确性。各模块采用流水的方式由专门的控制模块统一调度。本文还设计了中频信号处理板卡，包括FPGA的最小系统及其外围芯片的电路。其中，高速AD芯片可满足200MHz带宽以内的信号采集，网口芯片可实现100Mbps的数据流传输，DDS芯片可满足400MHz以内的各类信号的调制。该板卡适合中等规模且对实时性要求比较高的信号处理系统进行二次开发。本设计的测试结果：三种信号的脉压旁瓣抑制比均达到30d

8、B，满足多量程需求，数据处理速度不低于720Mbps，距离分辨力可达到7.5米，上位机界面观测到的图像清晰、抗干扰能力强、实时性好，能满足实用需求。关键词：船用导航雷达，脉冲压缩，距离分辨力，主副比IABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofshippingindustry,thestudyofbasicprinc