数字船用导航雷达显控系统的设计与实现

论文摘要

船舶导航雷达作为一种传统的无线电导航设备,在船舶近海定位、引导船舶进、出港,窄航道航行以及在避碰中发挥着重要作用。基于嵌入式系统和FPGA技术的数字化船载导航雷达具有体积小、功能强大、性能稳定、操作简便等优势,并能完成大屏幕雷达图像显示以及良好的系统功能控制。本论文提出并设计实现了一种基于嵌入式ARM处理器和高速FPGA数据处理器的双处理器船舶雷达导航系统,重点研究船载雷达的显示与控制系统的整体设计,实现支持大屏幕船用雷达的高速图像显示和多功能雷达数据采集,以及满足功能需求的嵌入式ARM模块的硬件模块设计与软件模块实现。主要内容为:1、详细介绍了嵌入式船载雷达的工作原理,其中包括脉冲雷达的原理以及雷达目标数字化定位原理。2、在船载雷达工作原理的基础上,为了满足船载导航雷达工作的基本功能需求,设计雷达图像显示机制和雷达系统控制功能,以及对嵌入式ARM显控系统的硬件实现3、完成嵌入式雷达显控系统软件模块的设计,主要实现嵌入式LCD显示模块驱动和雷达采集控制模块的底层驱动,设计雷达上层软件总控制中间件模块,实现驱动层与雷达上层人机控制界面的通信机制。4、对船载雷达显控系统主要功能模块的系统测试,达到船载雷达设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题提出
• 1.2 发展现状
• 1.2.1 国内外船用雷达的发展现状
• 1.2.2 嵌入式控制系统的技术特点
• 1.2.3 船载雷达显控技术发展趋势
• 1.3 论文研究内容
• 第二章 嵌入式船载雷达的工作原理
• 2.1 电磁波的工作特性
• 2.2 脉冲雷达工作原理
• 2.2.1 脉冲雷达工作流程
• 2.2.2 脉冲雷达基本结构
• 2.3 雷达目标数字化定位工作原理
• 2.3.1 脉冲雷达测距原理
• 2.3.2 脉冲雷达测向原理
• 第三章 雷达显示与控制系统总体设计
• 3.1 船载雷达系统框架
• 3.2 船用雷达系统显示子系统
• 3.2.1 雷达图像整体显示机制分析
• 3.2.2 一种新型大雷达显示数据交互机制
• 3.2.3 显示数据底层传输设计
• 3.2.4 图层叠加显示技术
• 3.3 船用雷达控制子系统
• 3.3.1 雷达图形控制界面整体功能
• 3.3.2 雷达天线控制模块
• 3.3.3 数据采集和雷达显示控制模块
• 第四章 船载雷达显示与控制的整体硬件设计
• 4.1 ARM 显控系统硬件功能模块
• 4.2 双处理器系统时钟
• 4.3 显控系统电源功耗分析
• 第五章 嵌入式雷达系统的软件模块设计与实现
• 5.1 雷达显控系统软件结构
• 5.2 嵌入式LCD 显示驱动模块
• 5.2.1 帧缓冲
• 5.2.2 Linux 帧缓冲设备驱动结构
• 5.2.3 LCD 驱动设备的关键步骤
• FPGA 设备驱动'>5.2.4 LCD_FPGA 设备驱动
• 5.2.5 帧缓冲设备的用户空间测试
• 5.3 雷达信号采集控制驱动模块
• 5.3.1 数据采集功能流程
• 5.3.2 采集控制空间分配
• 5.3.3 采集控制驱动的实现
• 5.4 上层软件系统总控制中间件
• 5.4.1 雷达总控制模块中间件的整体设计
• 5.4.2 显控子系统主控制模块实现
• 5.4.3 显控子系统采集控制模块实现
• 5.4.4 显控子系统天线控制模块实现
• 第六章 嵌入式雷达显示及控制系统测试
• 6.1 雷达系统显示测试
• 6.1.1 显示测试内容
• 6.1.2 显示测试结果
• 6.2 雷达系统控制测试
• 6.2.1 控制测试内容
• 6.2.2 控制测试结果
• 6.3 雷达系统数据采集测试
• 6.3.1 采集测试内容
• 6.3.2 采集测试影响因素
• 6.3.3 采集测试结果
• 第七章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间取得的研究成果