飞行目标速度测量雷达信号采集与实时处理系统的设计与实现

目前,目标速度的测量越来越受关注,特别是飞行目标速度的测量不仅有利于我国军事方面的技术积累,而且对我国的军事战略安全也有着显著意义。雷达信号采集与实时处理系统也是当前雷达技术中研究最为活跃,进展最为迅速的一部分。紧随信息化,智能化,网络化的快速发展,嵌入式系统技术也日益迅速发展。基于ARM的嵌入式系统具有结构清晰、通用性好和可扩展性强的高性能,可为各种应用提供一套完整的软硬件解决方案。与此同时,FPGA既继承了ASIC的大规模、高集成度、高可靠性的优点,又克服了普通ASIC设计周期长、投资大、灵活性差的缺陷,逐步成为复杂数字电路设计的理想首选。本课题针对目前雷达信号采集与实时处理系统中普遍存在的功耗高、价格昂贵、体积大以及测量精度不高等问题,提出了一种采用ARM和FPGA技术相结合的解决方案。该系统以Intel公司的PXA270处理器为硬件平台的核心,扩展了存储器模块、基于FPGA技术的数字信号处理模块、UART通信模块、以太网传输模块等功能模块。同时本课题使用嵌入式Linux操作系统作为系统软件平台,重点研究并完成相关底层驱动程序的设计。在课题中重点研究并解决了如下关键技术：基于PXA270处理器的系统硬件平台设计；FPGA内部功能模块的设计；嵌入式Linux操作系统在PXA270处理器上的移植；FPGA作为ARM外部设备时的驱动程序设计；基于多线程的ARM应用程序的设计；基于最小二乘法的外推拟合初速的程序设计；系统测试结果的误差分析。经过对各模块和系统的反复调试和改进,最终完成了一个在功能和性能上都达到技术条件的雷达信号采集与实时处理系统。