本文關(guān)鍵詞：LFMCW汽車防撞雷達信號處理及硬件實現(xiàn)

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【摘要】：汽車防撞雷達主要用于輔助駕駛領(lǐng)域,其通過為駕駛員提供危險預(yù)警,從而有效的降低交通事故的發(fā)生率。目前在歐美等發(fā)達國家已經(jīng)研發(fā)出較成熟的汽車防撞雷達產(chǎn)品,而國內(nèi)關(guān)于汽車防撞雷達的研究還處于實驗室測試階段�；鶐盘柼幚砟K是汽車防撞雷達的核心,所以本文對雷達基帶信號處理和實現(xiàn)的研究具有非常重要的工程意義。本文設(shè)計了一種基于三角波時頻調(diào)制的LFMCW汽車防撞雷達基帶系統(tǒng)硬件平臺,文中給出了硬件實物圖和外場測試結(jié)果。重點研究了基于FPGA+DSP架構(gòu)的硬件電路設(shè)計和基帶信號處理的主要算法,其中主要包括:基帶信號預(yù)處理、恒虛警算法、測角算法等;本論文的主要寫作思路如下:1.論述了汽車防撞雷達的應(yīng)用場景和研究價值,并詳細介紹了國內(nèi)外汽車防撞雷達的研究現(xiàn)狀;2.介紹了LFMCW雷達的特性和優(yōu)點以及其測速、測距、測角的基本原理,接著給出了本文設(shè)計的汽車防撞雷達系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu),并結(jié)合實際要求對雷達系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)及各個模塊進行了簡單介紹,提出了系統(tǒng)的性能要求;3.設(shè)計了汽車防撞雷達系統(tǒng)信號處理的硬件平臺,該平臺是以FPGA+DSP為核心架構(gòu)的硬件系統(tǒng),文中對主要模塊如:AD采樣電路、FPGA配置電路、DSP配置電路、外圍通信接口電路等模塊的設(shè)計方法進行了詳細的分析,并給出硬件PCB的設(shè)計方法和實物。4.介紹了雷達基帶信號處理的基本流程,并對基帶中主要的處理算法進行了仿真,主要包括數(shù)字下采樣、恒虛警處理(CFAR)和測角算法,通過仿真結(jié)果比較了幾種CFAR算法的檢測性能和各自的優(yōu)缺點。雙天線測角算法的仿真結(jié)果給出了測角精度與信號信噪比以及不同運動目標之間的多普勒頻移間距之間的關(guān)系。5.對基帶電路板各模塊進行板級測試、驗證,與射頻電路部分進行外場測試,外場測試結(jié)果表明:該雷達系統(tǒng)能夠完成測距、測速、測角等功能,系統(tǒng)設(shè)計基本滿足要求。
【關(guān)鍵詞】：LFMCW FPGA 模數(shù)轉(zhuǎn)換 FFT CFAR
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN957.51
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 研究的背景與意義11-12
• 1.2 汽車防撞雷達系統(tǒng)研究情況12-13
• 1.3 本文的主要貢獻13
• 1.4 論文的章節(jié)結(jié)構(gòu)安排13-15
• 第二章 LFMCW防撞雷達系統(tǒng)基本原理15-25
• 2.1 LFMCW雷達及其特性15
• 2.2 LFMCW雷達基本原理15-21
• 2.2.1 LFMCW雷達測距測速基本原理15-19
• 2.2.2 相位法測角基本原理19-21
• 2.3 汽車防撞雷達的總體結(jié)構(gòu)21-22
• 2.4 汽車防撞雷達的性能指標22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 汽車防撞雷達信號處理硬件平臺設(shè)計25-48
• 3.1 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計25-29
• 3.1.1 AD前端運放設(shè)計25-26
• 3.1.2 A/D電路設(shè)計26-29
• 3.2 時鐘管理模塊29-30
• 3.3 FPGA及外圍接口電路設(shè)計30-35
• 3.3.1 FPGA配置電路設(shè)計30-33
• 3.3.2 FPGA與DSP接口設(shè)計33-34
• 3.3.3 FPGA電源模塊設(shè)計34-35
• 3.3.4 FPGA端復位電路設(shè)計35
• 3.4 DSP及其外設(shè)模塊設(shè)計35-40
• 3.4.1 TMS320DM6437 JTAG接口設(shè)計36
• 3.4.2 DDR2存儲模塊36-37
• 3.4.3 FLASH接口電路設(shè)計37-38
• 3.4.4 CAN總線和UART收發(fā)器電路設(shè)計38-40
• 3.4.4.1 CAN總線接口電路設(shè)計38-39
• 3.4.4.2 UART電路設(shè)計39-40
• 3.5 DSP電源及復位電路設(shè)計40
• 3.6 基帶總電源設(shè)計40-42
• 3.7 PCB設(shè)計與實現(xiàn)42-47
• 3.7.1 Altium Designer簡介42
• 3.7.2 PCB設(shè)計約束分析42-44
• 3.7.3 PCB布局44
• 3.7.4 PCB布線44-45
• 3.7.5 PCB電磁兼容(EMC)設(shè)計45
• 3.7.6 PCB實現(xiàn)45-47
• 3.8 本章小結(jié)47-48
• 第四章 LFMCW雷達信號預(yù)處理與算法仿真48-70
• 4.1 數(shù)字下采樣48-57
• 4.1.1 數(shù)字下采樣處理流程49
• 4.1.2 CIC濾波器設(shè)計49-51
• 4.1.3 HB濾波器設(shè)計51-54
• 4.1.4 FIR低通濾波器設(shè)計54-57
• 4.2 恒虛警（CFAR）檢測技術(shù)57-67
• 4.2.1 CFAR檢測技術(shù)的基本原理57-59
• 4.2.2 單元平均恒虛警算法（CA-CFAR）59-62
• 4.2.3 選大恒虛警和選小恒虛警算法（GO、SO-CFAR）62-64
• 4.2.4 有序統(tǒng)計恒虛警算法（OS-CFAR）64-65
• 4.2.5 幾種CFAR算法性能比較65-67
• 4.3 測角算法仿真67-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 第五章 雷達基帶硬件測試與外場試驗70-79
• 5.1 基帶系統(tǒng)硬件測試70-75
• 5.1.1 PCB基本電氣性能測試70
• 5.1.2 運放電路測試70-71
• 5.1.3 AD采樣電路測試71
• 5.1.4 FPGA及外圍電路測試71
• 5.1.5 EMIF接口測試71-73
• 5.1.6 DSP及外圍電路測試73-75
• 5.1.7 電源板測試75
• 5.2 外場測試75-78
• 5.3 本章小結(jié)78-79
• 第六章 全文總結(jié)與展望79-80
• 6.1 全文總結(jié)79
• 6.2 后續(xù)工作展望79-80
• 致謝80-81
• 參考文獻81-84
• 讀碩士學位期間取得的成果84-85

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本文編號：602805