本文關(guān)鍵詞：LFMCW汽車防撞雷達(dá)信號(hào)處理及硬件實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：汽車防撞雷達(dá)主要用于輔助駕駛領(lǐng)域,其通過(guò)為駕駛員提供危險(xiǎn)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(dá)國(guó)家已經(jīng)研發(fā)出較成熟的汽車防撞雷達(dá)產(chǎn)品,而國(guó)內(nèi)關(guān)于汽車防撞雷達(dá)的研究還處于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試階段。基帶信號(hào)處理模塊是汽車防撞雷達(dá)的核心,所以本文對(duì)雷達(dá)基帶信號(hào)處理和實(shí)現(xiàn)的研究具有非常重要的工程意義。本文設(shè)計(jì)了一種基于三角波時(shí)頻調(diào)制的LFMCW汽車防撞雷達(dá)基帶系統(tǒng)硬件平臺(tái),文中給出了硬件實(shí)物圖和外場(chǎng)測(cè)試結(jié)果。重點(diǎn)研究了基于FPGA+DSP架構(gòu)的硬件電路設(shè)計(jì)和基帶信號(hào)處理的主要算法,其中主要包括:基帶信號(hào)預(yù)處理、恒虛警算法、測(cè)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(dá)的應(yīng)用場(chǎng)景和研究?jī)r(jià)值,并詳細(xì)介紹了國(guó)內(nèi)外汽車防撞雷達(dá)的研究現(xiàn)狀;2.介紹了LFMCW雷達(dá)的特性和優(yōu)點(diǎn)以及其測(cè)速、測(cè)距、測(cè)角的基本原理,接著給出了本文設(shè)計(jì)的汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu),并結(jié)合實(shí)際要求對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)及各個(gè)模塊進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,提出了系統(tǒng)的性能要求;3.設(shè)計(jì)了汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)信號(hào)處理的硬件平臺(tái),該平臺(tái)是以FPGA+DSP為核心架構(gòu)的硬件系統(tǒng),文中對(duì)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(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并給出硬件PCB的設(shè)計(jì)方法和實(shí)物。4.介紹了雷達(dá)基帶信號(hào)處理的基本流程,并對(duì)基帶中主要的處理算法進(jìn)行了仿真,主要包括數(shù)字下采樣、恒虛警處理(CFAR)和測(cè)角算法,通過(guò)仿真結(jié)果比較了幾種CFAR算法的檢測(cè)性能和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。雙天線測(cè)角算法的仿真結(jié)果給出了測(cè)角精度與信號(hào)信噪比以及不同運(yùn)動(dòng)目標(biāo)之間的多普勒頻移間距之間的關(guān)系。5.對(duì)基帶電路板各模塊進(jìn)行板級(jí)測(cè)試、驗(yàn)證,與射頻電路部分進(jìn)行外場(chǎng)測(cè)試,外場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明:該雷達(dá)系統(tǒng)能夠完成測(cè)距、測(cè)速、測(cè)角等功能,系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本滿足要求。
【關(guān)鍵詞】：LFMCW FPGA 模數(shù)轉(zhuǎn)換 FFT CFAR
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(dá)系統(tǒng)研究情況12-13
• 1.3 本文的主要貢獻(xiàn)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(dá)系統(tǒng)基本原理15-25
• 2.1 LFMCW雷達(dá)及其特性15
• 2.2 LFMCW雷達(dá)基本原理15-21
• 2.2.1 LFMCW雷達(dá)測(cè)距測(cè)速基本原理15-19
• 2.2.2 相位法測(cè)角基本原理19-21
• 2.3 汽車防撞雷達(dá)的總體結(jié)構(gòu)21-22
• 2.4 汽車防撞雷達(dá)的性能指標(biāo)22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 汽車防撞雷達(dá)信號(hào)處理硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)25-48
• 3.1 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)25-29
• 3.1.1 AD前端運(yùn)放設(shè)計(jì)25-26
• 3.1.2 A/D電路設(shè)計(jì)26-29
• 3.2 時(shí)鐘管理模塊29-30
• 3.3 FPGA及外圍接口電路設(shè)計(jì)30-35
• 3.3.1 FPGA配置電路設(shè)計(jì)30-33
• 3.3.2 FPGA與DSP接口設(shè)計(jì)33-34
• 3.3.3 FPGA電源模塊設(shè)計(jì)34-35
• 3.3.4 FPGA端復(fù)位電路設(shè)計(jì)35
• 3.4 DSP及其外設(shè)模塊設(shè)計(jì)35-40
• 3.4.1 TMS320DM6437 JTAG接口設(shè)計(jì)36
• 3.4.2 DDR2存儲(chǔ)模塊36-37
• 3.4.3 FLASH接口電路設(shè)計(jì)37-38
• 3.4.4 CAN總線和UART收發(fā)器電路設(shè)計(jì)38-40
• 3.4.4.1 CAN總線接口電路設(shè)計(jì)38-39
• 3.4.4.2 UART電路設(shè)計(jì)39-40
• 3.5 DSP電源及復(fù)位電路設(shè)計(jì)40
• 3.6 基帶總電源設(shè)計(jì)40-42
• 3.7 PCB設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)42-47
• 3.7.1 Altium Designer簡(jiǎn)介42
• 3.7.2 PCB設(shè)計(jì)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(jì)45
• 3.7.6 PCB實(shí)現(xiàn)45-47
• 3.8 本章小結(jié)47-48
• 第四章 LFMCW雷達(dá)信號(hào)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(jì)49-51
• 4.1.3 HB濾波器設(shè)計(jì)51-54
• 4.1.4 FIR低通濾波器設(shè)計(jì)54-57
• 4.2 恒虛警（CFAR）檢測(cè)技術(shù)57-67
• 4.2.1 CFAR檢測(cè)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(jì)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(cè)角算法仿真67-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 第五章 雷達(dá)基帶硬件測(cè)試與外場(chǎng)試驗(yàn)70-79
• 5.1 基帶系統(tǒng)硬件測(cè)試70-75
• 5.1.1 PCB基本電氣性能測(cè)試70
• 5.1.2 運(yùn)放電路測(cè)試70-71
• 5.1.3 AD采樣電路測(cè)試71
• 5.1.4 FPGA及外圍電路測(cè)試71
• 5.1.5 EMIF接口測(cè)試71-73
• 5.1.6 DSP及外圍電路測(cè)試73-75
• 5.1.7 電源板測(cè)試75
• 5.2 外場(chǎng)測(cè)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(xiàn)81-84
• 讀碩士學(xué)位期間取得的成果84-85

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本文編號(hào)：602805