基于FPGA模型化设计的雷达信号处理的实现

论文摘要

随着现场可编程门阵列(FPGA)在工业中的广泛应用,使得基于FPGA数字信号处理的实现在雷达信号处理中有着重要地位。模型化设计是一种自顶向下的面向FPGA的快速原型验证法,它不仅降低了FPGA设计门槛,而且缩短了开发周期,提高了设计效率。这使得FPGA模型化设计成为了FPGA系统设计的发展趋势。本文针对常见雷达信号处理模块的FPGA模型化实现,在以下几个方面展开研究:首先对基于FPGA的模型化设计方法进行了研究,给出了模型化设计方法的发展现状和趋势,并对本文中使用的模型化设计方法的软件工具System Generator和AccelDSP进行了介绍。其次使用这两种软件工具对FIR滤波器进行了模型化设计并同RTL(寄存器传输级)设计方法进行对比,全面分析了模型化设计方法和RTL设计方法的优缺点。然后在简明阐述雷达信号处理原理的基础上,使用System Generator对数字下变频(DDC)、脉冲压缩、动目标显示(MTI)及恒虚警(CFAR)处理等雷达信号处理模块进行了自顶向下的模型化设计。在Simulink中进行了功能仿真验证,生成了HDL代码,并在Xilinx FPGA中进行了RTL的时序仿真分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的背景和意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 基于FPGA 模型化设计工具的介绍
• 2.1 Xilinx FPGA 的简介
• 2.2 System Generator for DSP 的介绍
• 2.2.1 System Generator for DSP 的特点
• 2.2.2 使用System Generator for DSP 实现系统级建模
• 2.2.3 System Generator 的使用注意事项
• 2.3 AccelDSP 的介绍
• 2.3.1 AccelDSP 的关键特性
• 2.3.2 AccelDSP 的工作流程
• 2.3.3 AccelDSP 浮点模型的建立及硬件映射
• 2.4 本章小结
• 第三章 模型化设计与RTL 设计方法对比研究
• 3.1 System Generator 实现FIR 滤波器
• 3.1.1 System Generator 模型化设计
• 3.1.2 System Generator 模型化设计工作原理
• 3.1.3 System Generator 模型化设计注意事项
• 3.1.4 System Generator 模型化设计仿真分析
• 3.2 AccelDSP 实现FIR 滤波器
• 3.2.1 AccelDSP 实现FIR 滤波器的浮点模型
• 3.2.2 AccelDSP 实现FIR 滤波器的仿真分析
• 3.3 RTL 实现FIR 滤波器
• 3.4 本章小结
• 第四章 雷达信号处理的FPGA 模型化实现
• 4.1 数字下变频
• 4.1.1 数字下变频的原理
• 4.1.2 数字下变频的FPGA 模型化实现
• 4.1.3 数字下变频的模型化设计仿真分析
• 4.2 脉冲压缩处理
• 4.2.1 脉冲压缩处理的原理
• 4.2.2 脉冲压缩的模型化设计
• 4.2.3 脉冲压缩的模型化设计仿真分析
• 4.3 动目标显示（MTI）
• 4.3.1 动目标显示（MTI）的原理
• 4.3.2 动目标显示（MTI）的模型化设计
• 4.3.3 动目标显示（MTI）的模型化设计仿真分析
• 4.4 恒虚警处理（CFAR）
• 4.4.1 恒虚警（CFAR）处理的原理
• 4.4.2 恒虚警（CFAR）处理的模型化设计
• 4.4.3 恒虚警（CFAR）处理的模型化设计仿真分析
• 4.5 本章小结
• 总结与展望
• 附录A
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间研究成果