宽带雷达信号参数估计算法与DSP实现研究

论文摘要

宽带数字接收机在新一代雷达信号侦察系统中担负着极其重要的角色,它的优势在于可以通过后端可编程器件软件的改变来实现对多种信号的接收或不同信号的处理。这些优点使得宽带数字接收机成为电子侦察系统发展的必然趋势。本文首先分析了简单脉冲信号、线性调频信号和二相位编码信号这三种雷达信号的时域、频域和时频域的特征,接着对三种信号的识别、参数估计和分选算法作了研究和验证,并根据这些算法要求,立足于当前数字信号处理芯片（DSP）的发展,基于ADSP-TS201S构建了一个雷达信号处理的硬件平台。论文的主要工作如下:1.分析了现代雷达对抗的信号环境,建立了简单脉冲信号、线性调频信号和二相编码信号的数学模型,研究了三种信号的时域和频域的特征,重点推导了三种信号的短时傅立叶变换,给出了三种信号的时频分布特征。2.研究了三种信号调制类型识别的快速算法,通过比较信号平方前后带宽的变化完成三种信号的识别,采用平滑技术改善了快速识别算法的性能。3.在分析常规插值算法的基础上,研究了一种修正傅立叶系数插值频率测量算法,该算法只需要一次迭代就收敛于克拉默界,并根据算法特征和DSP有限硬件资源的特点,给出了一种适合于DSP硬件实现的快速算法。4.基于快速解线调和分数阶傅立叶变换,完成对线性调频信号的检测和参数估计。研究了联合时延相关解线调和分数阶傅立叶变换的多线性调频信号的检测和参数估计,该算法将线性调频信号的检测和参数估计简化为小范围的一维搜索问题,从而有效地减少了运算量。5.基于短时傅立叶变换和小波变换理论,将二相编码信号的相位突变信息转换为其对应变换的幅度突变信息,利用其线性变换的特征,完成对多二相编码信号的检测和参数估计。6.在分析常规脉冲重复间隔估计算法的基础上,提出了一种基于信号脉内参数的快速脉冲重复间隔估计算法。7.讨论了基于ADSP-TS201S的雷达信号处理平台的硬件设计,完成信号处理算法的软件开发。8.完成了系统的联调工作,验证了信号处理算法和硬件平台的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景及其意义
• 1.2 宽带雷达信号参数估计算法国内外发展动态
• 1.3 数字信号处理芯片发展动态
• 1.4 本文主要工作及内容安排
• 第二章 信号特征分析
• 2.1 信号建模
• 2.2 简单脉冲信号
• 2.3 线性调频信号
• 2.4 二相编码信号
• 2.5 小结
• 第三章 宽带雷达信号参数估计算法
• 3.1 调制类型识别算法
• 3.2 修正傅立叶系数插值频率测量算法
• 3.2.1 修正测频算法原理
• 3.2.2 修正测频算法DSP 实现
• 3.2.3 仿真
• 3.3 线性调频信号参数估计算法分析
• 3.3.1 基于快速解线调的参数估计算法
• 3.3.1.1 算法原理
• 3.3.1.2 仿真
• 3.3.2 基于分数阶傅立叶变换的参数估计方法
• 3.3.2.1 算法原理
• 3.3.2.2 基于时延相关解线调和 FrFT 的多信号检测与参数估计
• 3.3.2.3 仿真
• 3.4 二相编码信号参数估计算法分析
• 3.4.1 基于 STFT 的多二相编码信号的参数估计算法
• 3.4.1.1 算法原理
• 3.4.1.2 多二相编码信号的载频、码速率估计
• 3.4.1.3 仿真
• 3.4.2 基于 Gabor 小波的多二相编码信号的参数估计算法
• 3.4.2.1 算法原理
• 3.4.2.2 多二相编码信号的载频、码速率估计
• 3.4.2.3 仿真
• 3.5 信号 PRI 估计
• 3.6 小结
• 第四章 系统DSP 软件和硬件设计
• 4.1 DSP 芯片选型
• 4.2 ADSP-TS201S 特点
• 4.3 系统DSP 软件设计及开发流程
• 4.4 DSP 参数估计算法流程
• 4.5 DSP 控制管理程序设计
• 4.5.1 DSP 初始化
• 4.5.2 DSP 的数据传输
• 4.5.3 DSP 芯片引导程序
• 4.5.3.1 DSP 芯片程序引导流程
• 4.5.3.2 FLASH 编程
• 4.5.4 中断控制
• 4.6 系统的DSP 硬件设计
• 4.6.1 系统硬件设计背景
• 4.6.2 数字信号处理板硬件框图
• 4.6.3 数字信号处理板设计原理
• 4.7 小结
• 第五章 系统联试结果
• 5.1 系统联试平台
• 5.2 信号调制类型识别测试
• 5.3 信号测频精度测试
• 5.4 DSP 处理时间测试
• 5.5 小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间研究成果