超寬帶穿墻探測雷達信號采集和處理系統(tǒng)設計與實現.pdf

1、與傳統(tǒng)的窄帶雷達相比,超寬帶穿墻探測雷達(UWB-TWSR:Ultra Wideband Through-Wall Surveillance Radar)有更寬的頻率帶寬,利用超寬帶信號的高分辨和強穿透特性,在接收端獲得探測空間中復雜目標的精確響應回波,通過目標定位算法實現對隱藏在墻壁等遮掩體后的活動目標的監(jiān)測和精確定位。因此,超寬帶穿墻探測雷達在災害搜救和軍事反恐方面有廣泛的應用前景。本文研究基于超寬帶穿墻探測雷達的信號采集和后端數據

2、處理的嵌入式硬件平臺的設計與實現,重點探討了UWB回波信號的采集和嵌入式硬件的設計。主要工作結果概括如下:
　　1、根據超寬帶信號的特性以及穿墻探測雷達的特點,對雷達回波信號模型和回波特性進行了研究,為終端數據信號處理方法的設計提供了理論依據。
　　2、在深入研究各種高速信號采集理論和方法的基礎上,提出了一種新的可行性高的等效采樣方法,稱為偽隨機等效采樣。傳統(tǒng)的隨機等效采樣需要復雜的控制和高精度的時間測量電路,新的方法則以信

3、號采集的某一時刻為參考點,易于控制和設計;與傳統(tǒng)的順序等效采樣相比,新的方法的時鐘更容易獲得,實現較簡單。模擬結果驗證了提出的采樣方法的正確性和有效性。
　　3、基于偽隨機等效采樣理論設計了UWB-TWSR信號采集裝置。采集裝置解決了等效采樣的硬件設計的關鍵和要點,其硬件電路主要由FPGA(包括內嵌于FPGA的作時鐘分配器用的PLL)、兩片ADC及ADC模擬前端電路組成。軟件部分使用Verilog HDL語言編寫了包括時鐘管理/分

4、配、ADC控制以及雙口RAM等功能的程序。最后通過采集實際UWB信號驗證了信號采集裝置的設計功能。
　　4、以高度集成的FPGA為基礎,設計了基于SOPC的UWB-TWSR后端硬件嵌入式平臺,將UWB信號采集與后端的處理、成像顯示等功能集成到一起,實現了由前端發(fā)射、接收到后端處理各模塊的聯合調試。研究了在單發(fā)多收的天線陣列結構下,使用后向投影算法進行隱藏目標定位成像的基本原理。針對后向投影算法在SOPC處理平臺上運行耗時的問題,采