基于FPGA的LFMCW雷达测速测距优化系统研究

针对现有线性调频连续波(LFMCW)测速测距雷达运算准确度低和运算速度慢的问题,提出一种优化的LFMCW雷达测速测距系统的设计方案.基于FPGA技术,利用正反旋转抵消策略优化CORDIC平行算法;然后利用流水线和并行结构相结合的方式设计实现双核FFT处理器;最后利用回波频差和多普勒频移法完成距离和实时速度的计算模块,最终设计实现了LFMCW雷达的测速测距系统.在QuartusⅡ中调用ModelSim进行功能仿真,证明本系统的数据处理速度比使用单核FFT时提高了46.5%、测距误差为±0.15 m、测速误差±0.1 km/s.     

线性调频连续波雷达的距离估算

针对线性调频连续波(LFMCW)雷达系统的结构特点,推导了LFMCW雷达的距离方程,证明了LFMCW雷达作用距离的四次方与其发射信号的时宽带宽积成正比,为LFMCW雷达的设计提供了工程计算的依据.     

LFMCW雷达距离分辨力的分析及改善

为了提高线性调频连续波（linear frequency modulation continuous wave,LFMCW）雷达的距离分辨力,一方面提出了一种“八段交叉” 开环校正法对调频线性度进行校正,另一方面根据基于FFT的LFMCW雷达实际距离分辨力与带宽和频率分辨率的关系,选择2 GHz 大带宽和4 096点FFT运算,并且计算频率时避?钇敌藕诺牟还嬖蚯颍厝」嬖蚯蚰诘氖萁性怂恪７抡婧筒馐允笛槎急砻骶鲜龃砗蟮睦状锞嗬敕直媪Φ玫揭欢ǖ母纳啤?     

一种LFMCW雷达目标距离提取方法

在阐述FFT方法、最小二乘曲线拟合方法和雷达信号特点的基础上,将BP网络应用于线性调频连续波雷达系统目标距离的信号处理中,用雷达数据对构造的BP网络进行了训练和测试。仿真结果表明,该方法在训练对象足够充分的情况下可以适应较大范围内测量,在无噪或低噪声的情况下,可以获得较高的测量精度,是一种对LFMCW系统信号处理的有效方法。     

线性调频Z变换在数据处理中的应用

讨论一种基于DSP对数据序列进行频谱分析的运算法则。这种线性调频Z变换（简称CZT）是基于DSP处理器采用FFT变换方法对任意长度数据序列进行DFT变换计算。对于同一数据序列,CZT总的运算时间是FFT变换的2～3倍,运算结果和FFT、DFT转换结果一致。CZT适用任意长度采样序列,而非一定要求基2的长度,由此可使处理系统获得最大采样速率、采样大小和频谱分辨率。     

一种改进的LFMCW雷达多目标加速度和速度估计方法

针对已有估计算法对线性调频连续波(LFMCW)雷达多目标加速度和速度参数的估计精度差、计算复杂度高等问题,该文提出一种改进方法。该方法将时频重排平滑伪Wigner-Ville分布(RSPWVD)与Radon变换相结合,通过恒虚警率检测和阈值处理,实现了LFMCW雷达多目标加速度与速度参数估计,克服了现有方法中计算复杂、存在误差积累效应的缺点。给出了估计算法的实现步骤。仿真实验结果表明:改进方法在低信噪比时仍具有较高的参数估计精度。     

高噪声背景下故障信号自适应检测

为尽早发现电厂锅炉潜在故障,以研究高噪音背景下故障自适应检测系统为途径,提出了高噪音背景下故障信号检测的算法。传统的倒谱分析是对信号基于FFT(Fast Fourier Transformation)变换,而该算法对其进行改进,基于CZT（Chirp Z\|Transform）变换进行求逆,得到的故障特征曲线更稳定、更可靠。通过实验证明,该计算方法快速有效,故障报出的正确率在99％以上。     

提高雷达液位测量精度的频率估计算法研究

线性调频连续波(LFMCW)雷达液位测量系统中,回波信号的频率精确估计是实现液位测量的关键步骤.分析三谱线频偏校正法和双线性幅度(RIFE)改进法两种频率估计算法在频率估计中的优缺点及噪声对频率估计的影响.结合两者的优势,提出一种提高雷达液位测量精度的精确频率估计的优化算法,通过matlab实验仿真,该方法测量精度高、计算量小、具有实现简单、快速实时处理等优点,并且在TMS320VC5509A的DSP信号处理芯片上实现该算法应用.     

100dB AGC在雷达测距系统中的应用研究

0　雷达测距原理测量目标的距离是雷达的基本任务之一。采用三角波调频法测量目标距离 ,能以严格的三角波线性度换取测试精度 ,因此成为近距离测距的首选方案。发射机产生连续高频等幅波 ,其频率在时间上按三角形规律变化。经推导[2 ] ,目标和雷达之间的距离Ｒ为Ｒ ≈ｆｉＣＴ4ΔＦ (1)式中 ,Ｃ是光速 ,Ｔ、ΔＦ分别是三角波调制信号的周期和最大频偏 ,ｆｉ是中频频率。图 1　 11ＧＨｚ雷达测距系统Ｆｉｇ .1　 11Ｇｒａｄａｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｓｙｓｔｅｍ图 1是 11ＧＨｚ三角波调频雷达测距系统框图。测试精度取决于三…     

线性调频 z变换在光采样光性能监测中的应用

研究采用异步降频光采样技术进行光性能监测的方法,通过软件同步算法对采样信号进行眼图重构和Q值监测.在软件同步算法中使用线性调频z变换(CZT)对离散傅里叶变换频谱进行局部细化,提高频谱分辨率,获取准确的眼图重构时间参数.仿真实验表明,CZT算法能够准确重构被监测光信号的眼图并测量Q值,在算法精度和稳定度方面都优于目前已有算法,且计算时间进一步降低40%.该方法快速、准确,能够很好地应用于光采样光性能监测系统.     

现代雷达中的高速FFT设计

针对FFT专用处理器无法满足现代雷达高速实时信号处理的要求，提出了四种高速FFT的设计方案。方案在分析比较各种FFT算法的基础上，兼顾速度、资源和复杂度三个方面，选用基4算法，利用CORDIC算法产生旋转因子，点数和字长均可灵活配置，工程可实现性强。设计方案的性能分析和硬件实现验证了设计方案的有效性，适应现代雷达的不同处理要求。     

一种LFMCW雷达目标距离范围的划分方法

在采用对称三角波作为调制信号的线性调频连续波(Linear Frequency Modulated Continuous Wave,LFMCW)雷达系统中,雷达传感器前端产生的三角调制波泄漏信号严重影响远距离目标的测量结果。因此有必要对待测目标进行范围划分。传统的距离划分是在对回波信号进行频谱分析之后进行的。提出的基于相似度匹配法能够在未对信号进行频谱分析之前,根据与标定目标预先计算的阈值作比较,得出目标所在距离范围,并针对实际系统设计实验方案,验证该方法的可行性。     

基于旋转天线的二维高分辨成像算法

受涡旋电磁波产生方法和自旋目标成像方法的启发,提出了基于旋转天线的二维高分辨成像方法。首先构造了基于旋转天线的雷达观测模型;利用距离向傅里叶变换获取目标的距离仿真,推导出了包含目标方位角信息的多普勒效应的正弦表达式;最后将正交匹配追踪算法应用到该正弦信号中,重构出目标的方位角,有效提升了雷达波束范围内的方位角分辨能力。仿真实验证明,该算法对雷达性能要求较低,克服了成像质量对纯净的高模态涡旋电磁波的依赖,实现了对静止目标的二维高分辨成像。     

谐波分析高效算法的研究

从满足电能质量测量的实时性要求出发,尽量减少数据的计算量,研究开发了基于复序列的FFT算法;该算法与FFT比较,分析同样序列长度的电压、电流数据,使其FFT运算量减少了一半.因此该算法在电能质量在线监测系统中得到了很好的应用.     

FFT算法的并行处理研究

通过对串行FFT算法分析,针对其不足,从理论上研究了将蝶形网络FFT算法进行并行处理。具有较高的加速比和总效率,对实现FFT算法的并行实时系统具有一定的指导意义。     

线性调频Z变换在信号频谱分析中的应用

由于快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）算法不能精确反应信号的局部频谱特性,对此,本文以按时间抽取（DIT）的基-2FFT算法为基础,并参考基于FFT的布鲁斯坦（Bluestein）算法,设计了新的信号频谱分析软件,用于对实序列采样信号做线性调频Z变换,即频率抽样处在Z平面上,可沿任意螺线做频率抽样的频谱分析方法.结合工程实践对相同采样点数的信号在0—50Hz频率段做频谱分析,由频谱图可以看到,采用线性调频Z变换算法远比采用FFT变换算法求得信号的频谱更精确.