基于FPGA的线性调频测距测速信号处理技术(2)

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4.3 本章小结 12

5 系统发射端信号调制 13

5.1 三角波电调信号产生 13

5.2 VCO实现 14

5.3 本章小结 15

6 系统接收端信号处理 16

6.1 MATLAB仿真 16

6.1.1 FFT基本原理 16

6.1.2 CZT变换算法 16

6.1.3 MATLAB仿真结果 17

6.2 基于FPGA的信号处理仿真 18

6.2.1 数据处理流程 18

6.2.2 FFT IP核介绍 19

6.2.3 后续数据处理过程 23

6.2.4 综合仿真结果 25

6.3 本章小结 28

7 后期研究展望 29

结论 30

致谢 31

参考文献32

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 无线电探测发展背景

精确打击在现代战争中的作用越来越显著，从20世纪90年代的“海湾战争”、“科索沃战争”到近期的“伊拉克战争”，精确打击武器和灵巧弹药的威力都得到了充分体现。实现精确打击的一个重要的前提就是能够实时测速测距，也就是无线电探测技术。早在上世纪四五十年代，无线电探测技术就开始普遍使用，尤其在引信方面。无线电引信是人类第一个研究出来可以用于实战的引信，一直到如今，已经发展成为了装备国家最多，装备量最大的近炸引信。虽然在探测技术、信号处理技术以及电子技术蓬勃发展的今天，各种体制的引信迅速出现并且普及开来，但是无线电引信依旧具有不可替代的作用，在实际的战场环境里举足轻重。

当然，经过几十年的快速发展，无线电探测的可靠性和精确性也获得了相当大的进步。连续波线性调频系统作为无线电探测系统的一员，更是具有高分辨率、低耗能、抗干扰性好、截获率低和结构简单的特点，使得同等战争条件下，发现目标的概率提高，作战人员的生存可能性增大。此外由于高速信号处理技术的发展，电子器件能力的进步，现代无线电探测逐渐数字化、高速化、集成化，其中最典型的就是FPGA数字信号处理器。

数字信号处理器以及现场可编程门阵列确保了高速数字信号处理得以实现，模拟信号转化为数字信号，处理起来更加高效和便捷。工艺和设计水平的提高与进步，使得数字信号处理器慢慢由逻辑辅助者转变成了处理核心，越来越多的工程师和研究人员加入到基于数字信号处理器的信号处理研究中来，因此从上世纪90年代算起，20多年的发展，基于数字信号处理的无线电探测技术也跨上了新的台阶。

1.1.2 本文研究意义

现代社会迅速发展，测距测速信号处理技术也日趋成熟，应用也是相当广泛，小到日常汽车使用的防撞雷达，大到导弹装备的近炸引信，测距测速的身影无处不在。但是仍然存在许多的问题，例如在复杂环境下测速测距的精度不高、多目标探测以及高速目标的探测场景下存在无法分辨目标情况等。

本文主要针对高速运动目标进行研究，从原理及实施方法上进行了探讨，以三角波线性调频体制为例，详细地阐述了发射端的信号调制以及接收端的信号接收，交代了获取差频信号的方法以及对获得的差频信号进行的处理。通过分别对上扫频和下扫频的差频频谱处理，消除了速度对距离精度的影响，最终测出运动目标与探测器之间的相对距离和接近速度，具有独到的优势。