基于DSP的可组网LFMCW雷达信号处理算法研究与硬件设计

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LAMYAN
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毫米波雷达在周界安防和民用领域的应用已经逐渐占据重要地位,在保证较高的雷达性能的同时,降低雷达系统的研制成本成为了需要关注的重点。通过雷达组网技术能够实现对单部雷达性能不足的弥补并扩大系统探测范围,在提高系统性能的同时降低成本。基于可组网、低成本的设计理念,并结合线性调频连续波雷达结构简单、不存在距离盲区的特点,本文以TI TMS320F28379D DSP作为系统控制与信号处理核心,设计了可组网锯齿波LFMCW(Linear Frequency Modulated Continuous Wave,线性调频连续波)周界雷达系统方案,完成了单部雷达的硬件平台设计与软件实现,研制了低成本低功耗的雷达系统硬件。本文对锯齿LFMCW雷达系统的设计分为以下四个部分。第一部分,对组网技术和LFMCW雷达的原理进行介绍,为系统设计提供理论基础。通过建立回波差频信号数学模型,分析了测速测距原理并推导相关公式,解释了使用距离和速度维FFT算法解决调频连续波雷达距离—速度耦合现象的可行性。针对干扰环境下雷达探测性能降低的问题,采用动目标显示与检测、恒虚警检测技术,实现了对运动目标距离和速度的提取,并进行MATLAB仿真与验证。第二部分,根据实际需求设计了雷达系统硬件方案。围绕TMS320F28379D进行各功能模块设计,包括电源系统、存储模块、时钟模块、模拟波形调理模块、通信模块等的芯片选型与原理图绘制,并对PCB的设计与实现提出了要求。第三部分,给出了系统控制与信号处理软件实现的流程与方案,包括发射波形的控制、回波信号的采集、信号处理算法以及与上位机的通信。第四部分,进行硬件系统调试与外场测试。首先给出了电源模块、时钟系统、存储模块的功能调试结果,确保硬件电路设计的正确性。通过上位机、雷达前端与信号处理板的联合调试,对波形控制、数据采集、通信模块进行测试,实现上位机与雷达系统的通信,DSP对发射波形参数的控制,四路回波差频信号的同步采集和数据存储功能,并由外场实验对雷达性能进行了测试。本文在线性调频连续波雷达信号处理方法的理论研究基础上,结合实际需求研制了以DSP为核心的可组网锯齿波LFMCW周界雷达硬件系统,并对系统的各功能模块进行了调试,硬件平台的设计达到低成本、低功耗的要求,为后续实现雷达组网系统提供了基础。
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