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1、基于FPGA的通用雷達(dá)信號(hào)處理板卡設(shè)計(jì) 摘要：為降低經(jīng)濟(jì)成本，適應(yīng)中小型漁船的需求，設(shè)計(jì)一種以FPGA為處理核心的通用雷達(dá)信號(hào)處理板。該信號(hào)處理板功能包括雷達(dá)信號(hào)的高速采集、實(shí)時(shí)運(yùn)算、傳輸，并能處理來自GPS、電羅經(jīng)、AIS、測(cè)深儀等外設(shè)信號(hào)。實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)設(shè)備的小型化、模塊化、通用化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該信號(hào)處理板能快速接收雷達(dá)和外設(shè)信號(hào)并實(shí)時(shí)進(jìn)行處理，符合未來船載雷達(dá)發(fā)展的趨勢(shì)?！ ￡P(guān)鍵詞：FPGA；信號(hào)處理；AIS；船載雷達(dá) 中圖分類號(hào)：TN959?34文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004?373X（2016）21?0103?04 Des
2、ignofuniversalradarsignalprocessingboardbasedonFPGA TIANZengshan，YANGJinchao，LIUHeng （KeyLabofMobileCommunicationsTechnology，ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications，Chongqing400065，China） Abstract：Toreducetheeconomiccosts，andmeettherequirementofthemediumandsmal
3、lfishingboat，auniversalradarsignalprocessingboardbasedonFPGAwasdesigned.Thefunctionsofthesignalprocessingboardincludethehigh?speeddataacquisition，transmissionandreal?timeoperationofradar9signal，andtheprocessingboardcanprocesstheperipheralsignalsfromGPS，gyrocompass，AISandd
4、epthfinder.Theminimum，modularizedanduniversalradardevicewasrealized.Theexperimentalresultsshowthatthesignalprocessingboardcanquicklyreceiveradarandperipheralsignals，andprocesstheminrealtime，whichconformstothedevelopmenttrendoftheshipborneradarinthefuture. Keywords：FPGA；s
5、ignalprocessing；AIS；shipborneradar 0引言 船舶導(dǎo)航雷達(dá)出現(xiàn)將近半個(gè)世紀(jì)，其經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路三個(gè)階段[1]。雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)使雷達(dá)不再局限于測(cè)距和測(cè)向功能，現(xiàn)在的導(dǎo)航雷達(dá)還具有導(dǎo)航，跟蹤等功能，并能融合GPS、電羅經(jīng)、AIS、測(cè)深儀等外設(shè)數(shù)據(jù)，給駕駛員一個(gè)更直觀有效的操作界面。雷達(dá)已成為航海航行中不可缺少的工具[2]?！ ≡谖磥淼拇皩?dǎo)航雷達(dá)發(fā)展中，有關(guān)專家提出一個(gè)嶄新的概念，一部性能優(yōu)異的雷達(dá)=雷達(dá)天線+普通PC機(jī)及顯示器+雷達(dá)信號(hào)處理板[3]。雷達(dá)天線在過去幾十年的發(fā)展過程中并沒有
6、發(fā)生太大的變化，基本上沿襲了基于磁控管系統(tǒng)的縫隙波導(dǎo)天線技術(shù)。顯示器在未來的發(fā)展中也不會(huì)出現(xiàn)太大的變化，基本上是基于光柵陣列掃描的顯示器[4]。未來出現(xiàn)變革最大的是雷達(dá)信號(hào)處理板，該信號(hào)處理板不僅能夠?qū)崿F(xiàn)直接處理雷達(dá)視頻信號(hào)、錄取和跟蹤目標(biāo)，還具有將雷達(dá)圖像和電子海圖圖像進(jìn)行融合等功能?！ ∧壳拜^流行的雷達(dá)信號(hào)處理板結(jié)構(gòu)有兩種：9 ?。?）FPGA+DSP結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使用FPGA接收A/D采集的雷達(dá)回波信號(hào)，進(jìn)行一些預(yù)處理。主要包括脈沖累計(jì)，方位，船首信號(hào)的計(jì)數(shù)；DSP用于對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行雜波抑制，主要包括海浪、雨雪雜波抑制，同頻干擾抑制等
7、。 ?。?）FPGA+ARM結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)和前者功能大致相同，主要優(yōu)勢(shì)在于ARM能很方便地接收外設(shè)的信息，如AIS，GPS，測(cè)深儀，電羅經(jīng)等[5]，并且ARM可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)顯示外設(shè)，這樣節(jié)省了設(shè)備，進(jìn)一步做到小型化?！ ?duì)比分析以上兩種結(jié)構(gòu)，本文提出了一種以FPGA為核心的雷達(dá)信號(hào)處理板卡結(jié)構(gòu)，所有的功能均在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。由于目前的FPGA功能強(qiáng)大，內(nèi)部集成有乘法器，存儲(chǔ)器等運(yùn)算模塊，單獨(dú)使用FPGA完全能滿足目前雷達(dá)信號(hào)處理的要求，且該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，代價(jià)低，是未來船舶導(dǎo)航雷達(dá)信號(hào)硬件板卡的最佳選擇。 1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 1.1整體
8、架構(gòu) 船舶導(dǎo)航雷達(dá)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分：雷達(dá)上單元和雷達(dá)下單元，系統(tǒng)整體框架如圖1所示。其中雷達(dá)上單元包括雷達(dá)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和天線單元，主要完成雷達(dá)無線電脈沖的發(fā)射，雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的接收。雷達(dá)下單
