用于雷达测距与测速的数据处理系统设计与实现

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1、用于雷达测距与测速的数据处理系统设计与实现DesignandImplementationofadataprocessingsystemusedforrangeandvelocitydetectionbyradar学科专业：微电子学与固体电子学研究生：王旭指导教师：庄晴光教授天津大学电子信息工程学院二零一五年十二月摘要本文实现了一种数据处理系统，用于雷达测距与测速，其主要包括三部分：基于FPGA的数据运算模块和数据传输模块，以及基于MATLAB的频谱生成模块。MATLAB产生雷达波的数字信号，通过以太网接口传输给FPGA上的FFT数据运算模块进行计算，FFT处理后的数据通过TCP/IP

2、协议实时传输给PC端的MATLAB计算得到的频谱，测得距离、速度信息。现场可编程们阵列(FPGA)具有并行执行、可重构、高集成度等特性，非常适合高速数据传输，而快速傅里叶变换（FFT）是雷达测距与测速的重要组成部分，并且FFT算法具有固定的运算结构，很适合使用FPGA实现。MATLAB具有很强的灵活扩展的优点。因此，本系统兼顾了FPGA的并行高速计算和MATLAB可灵活扩展的优点。本设计的FFT信号处理长度为512点定点运算，数据位宽为16-bit，基-2时域抽取（DIT）算法。本文详细的讨论的了FFT数据运算模块在FPGA上的硬件实现、基于MicroC/OS-II的数据系统软件控制

3、、雷达信号处理原理以及数据处理系统实现。FFT数据运算模块包括FFT蝶形计算单元、存储旋转因子的ROM单元以及双端口RAM单元。整个硬件系统内部通过Avalone-ST高速总线，将数据运算模块，数据传输模块以及NiosII软核相互连接，提高了整个系统的数据处理和交换的速度。数据处理系统的软件设计则是基于实时操作系统MicroC/OS-II，通过设置任务的优先级，实现高效的任务切换。实现数据流的控制。本文的最后对数据处理系统进行了测试，达到了设计要求。关键词：FPGA，FFT，TCP/IP，MATLAB，雷达信号处理IABSTRACTAdataprocessingsystemwasde

4、signedforrangeandvelocitydetectionofradarincludingthreeparts:FFTprocessingblockbyFPGA,datatransferblockbasedonEthernet-port,frequencyspectrumgenerationblockbyMATLAB.MATLABgeneratedigitalsignalofradarwaveandtransfertoFFTblockofFPGA,thedataafterFFTprocessingbyFPGAistransmittedtoMATLABforfrequency

5、spectrumcalculation,thenwecouldgettheinformationofrangeandvelocity.Field-ProgrammableGateArray(FPGA)issuitableforhigh-speeddatatransferbyitsparallel,reconfigurable,highintegrationproperties;FastFouriertransform(FFT)istheimportantpartofradarsignalprocessing,havefixedcalculationstructurethatissui

6、tableforFPGAimplementation;MATLABhavetheadvantageofflexibleexpansion.Inthissense,thesystemcombinesparallelprocessingofFPGAwithcustomizationandexpansionofMATLAB.TheFFTsignalis512points,16-bitdata,thealgorithmisbaseonradix-2Decimation-In-Time.Thepaperismainlydividedintothreeparts:FFTdatacalculati

7、onblockinFPGA,datasystemsoftcontrolbasedonMicroC/OS-II,Radarsignalprocessingandimplementationindataprocessingsystem.FFTdatacalculationblockincludingFFTbutterflycalculationunit,dual-channelRAMunitandROMunitstoringtwiddlefactors.SGD