频率步进穿墙雷达系统设计及仿真研究

论文摘要

穿墙雷达是一种能够隔墙探测和定位的新型雷达系统,它可以对建筑物或掩体内的生命体进行外部非入侵式探测,并对建筑物内的运动目标进行定位和监测,可以广泛地应用于城区巷战、人质救援和人员搜救。本文研究穿墙雷达系统设计及仿真,主要工作如下:分析了超宽带频率步进雷达工作原理、频率步进信号以及频率步进距离高分辨成像原理,为后续仿真分析提供理论依据。根据系统设计要求和思路,确定了频率步进穿墙雷达系统组成,介绍了雷达系统实现功能和各分系统功能。根据项目对穿墙雷达系统的要求,分别对雷达系统功能和系统参数选择原则进行了阐述;对系统模块组成、软件工作流程和总体工作时序进行了划分和设计,为进一步的分系统模块设计提供参考。通过对目前接收机体制的比较,结合项目便携式需求,确定本系统接收机采用零中频体制。针对接收机、数据采集与通信接口、数字信号处理以及显示与控制四个分系统的功能要求,分别进行了概要设计和方案细化,包括确定和阐述了各分系统相互间接口关系、简要的实现框图。其中数字信号处理基于FPGA+双DSP来实现,显示控制基于FPGA和ARM9系列嵌入式开发板来实现。分析和仿真了频率源的核心器件DDS的相位噪声和杂散、系统I/Q通道幅度和相位不一致对频率步进雷达系统性能的影响,为系统设计选择相应器件提供参考。设计和仿真结果为系统方案细化及其软硬件具体实现提供了思路和参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 穿墙雷达发展与应用
• 1.3 穿墙雷达的关键技术
• 1.4 本文主要工作
• 第二章 频率步进雷达分析
• 2.1 频率步进雷达工作原理及信号分析
• 2.1.1 雷达工作原理
• 2.1.2 雷达信号分析
• 2.2 频率步进雷达距离高分辨成像原理
• 2.2.1 单点静止目标情况
• 2.2.2 多点静止目标情况
• 2.3 本章小结
• 第三章 穿墙雷达系统总体设计
• 3.1 雷达系统设计要求
• 3.1.1 雷达系统实现功能
• 3.1.2 雷达系统参数选择
• 3.2 雷达系统设计思路
• 3.2.1 系统总体功能模块划分
• 3.2.2 系统总体软件流程设计
• 3.2.3 系统总体工作时序设计
• 3.3 宽带频率源
• 3.3.1 AD9858 器件简介
• 3.3.2 宽带频率源设计思想
• 3.4 本章小结
• 第四章 雷达接收机和数据采集与通信接口
• 4.1 雷达接收机
• 4.1.1 接收机结构选择
• 4.1.2 穿墙雷达接收机设计分析
• 4.1.3 实现框图与功能接口设计
• 4.2 数据采集与通信接口
• 4.2.1 功能与外部接口关系设计
• 4.2.2 实现框图及软件流程设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 数字信号处理和显示与控制
• 5.1 数字信号处理
• 5.1.1 功能与接口关系总体设计
• 5.1.2 实现框图及软件流程设计
• 5.2 显示与控制
• 5.2.1 硬件开发平台简介
• 5.2.2 实现框图及软件流程设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 与系统相关的仿真
• 6.1 基于DDS 杂散定性分析对雷达性能的影响
• 6.1.1 DDS 基本工作原理
• 6.1.2 DDS 杂散和相位噪声成因定性分析
• 6.1.3 基于DDS 仿真结果分析
• 6.1.4 基于DDS 杂散对测距影响的仿真分析
• 6.2 幅相不一致对穿墙雷达系统性能的影响
• 6.2.1 幅相不一致对成像影响的理论分析
• 6.2.2 幅相不一致对成像影响的仿真分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果