基于ESL的汽车防撞雷达设计

论文摘要

ESL是电子系统级（Electrical System Level）的缩写,是一类适用于系统级设计和验证的EDA设计方法学。本文应用了ESL工具AceelDSP设计了调频连续波（FMCW）防撞雷达的数字信号处理关键模块,研究表明适当地应用ESL工具能够有效提高雷达数字信号处理设计效率。本论文中,首先建立了汽车运动模型,根据计算得出汽车防撞雷达的一般指标;其次,研究了三角波调制线性调频连续波（LFMCW）雷达的信号处理原理,解释了FFT在差拍信号频谱分析精度上的不足,并介绍了一种可提高测距精度的差拍信号频谱分析方法及其快速算法;接着,通过Simulink仿真环境建立了本文所研究LFMCW雷达的浮点模型,仿真雷达信号处理过程,数据表明原理正确,效果较好;最后,应用能够将MATLAB下浮点模型转换成RTL级描述的算法类ESL工具AceelDSP软件设计了汽车防撞雷达的关键模块,并在XUP Virtex-ⅡPro开发板上进行了调试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本课题研究意义和现状
• 1.2 本文所完成的工作
• 2 电子系统级（ESL）设计
• 2.1 ESL概述
• 2.1.1 ESL简介
• 2.1.2 ESL的发展
• 2.1.3 ESL设计流程
• 2.1.4 ESL的前景
• 2.2 ESL设计工具AccelDSP简介
• 2.3 AccelDSP综合流程
• 2.4 本章小结
• 3 调频连续波（FMCW）汽车防撞雷达
• 3.1 FMCW雷达简介
• 3.1.1 历史和现状
• 3.1.2 系统结构
• 3.2 FMCW雷达原理
• 3.2.1 差拍信号的产生
• 3.2.2 距离和速度分量的提取
• 3.2.3 FMCW雷达数字信号处理流程
• 3.3 汽车防撞雷达指标
• 3.3.1 安全距离
• 3.3.2 系统要求
• 3.4 本章小结
• 4 基于CZT的高精度测距算法
• 4.1 影响测距精度的因素
• 4.2 一般处理方法:傅立叶变换
• 4.2.1 离散傅立叶变换（DFT）原理
• 4.2.2 快速傅立叶变换（FFT）原理
• 4.3 改进的方法: CZT变换
• 4.3.1 CZT变换的原理和定义
• 4.3.2 CZT变换的快速算法
• 4.3.3 CZT快速算法的计算步骤
• 4.3.4 CZT算法的计算量
• 4.4 算法比较:CZT与DFT、FFT
• 4.4.1 运算量的比较
• 4.4.2 局部解谱能力比较
• 4.4.3 各种算法的优缺点
• 4.5 结论
• 4.6 本章小结
• 5 基于ESL的雷达信号处理设计
• 5.1 硬件开发平台
• 5.1.1 Xilinx FPGA芯片介绍
• 5.1.2 XUP Virtex-II Pro开发板
• 5.2 防撞雷达数字信号处理器结构
• 5.2.1 系统框图
• 5.2.2 各模块的简要说明
• 5.3 防撞雷达设计仿真
• 5.3.1 仿真环境Simulink简介
• 5.3.2 仿真框图及参数
• 5.3.3 仿真结果及结论
• 5.4 基于ESL的关键模块设计
• 5.4.1 低通滤波器设计
• 5.4.2 基于FFT的CZT设计
• 5.4.3 LFM信号源设计
• 5.5 存在问题及改进方法
• 5.6 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录 XUP Virtex-II Pro开发板