多功能低空三坐標(biāo)雷達(dá)信號處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在我國低空空域管理改革的大背景下，低空空域?qū)⒅饾u開放，各種低空、超低空飛行任務(wù)日益增多，但是小范圍的氣象災(zāi)害在3Km以下的低空會經(jīng)常出現(xiàn)，對低空飛行器的安全造成嚴(yán)重威脅，因此在對低空飛行器進(jìn)行監(jiān)控和管理的同時(shí)，還需對低空空域的氣象環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，而設(shè)計(jì)專用的低空補(bǔ)盲氣象雷達(dá)將大大增加設(shè)備投入及其壽命周期成本，且會增加相互的輻射干擾，同時(shí)在通航小機(jī)場部署也不合算。而具有波束指向靈活、掃描方式多樣優(yōu)勢的多功能低空監(jiān)視雷達(dá)可以滿足這一需求。本文

2、從雷達(dá)目標(biāo)監(jiān)視信號處理和氣象探測信號處理兩個(gè)方面出發(fā)，在對信號處理過程中的關(guān)鍵算法和兩種工作模式兼容性研究的基礎(chǔ)上，針對多功能低空三坐標(biāo)雷達(dá)信號處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與工程實(shí)現(xiàn)過程中存在的問題以及解決方法展開研究，完成了該信號處理系統(tǒng)在軟硬件等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，并對系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。論文具體結(jié)構(gòu)如下：
　　首先，對多功能低空三座標(biāo)雷達(dá)兩種主要工作模式（目標(biāo)監(jiān)視與氣象探測）中信號處理的關(guān)鍵算法進(jìn)行分析。主要包括目標(biāo)監(jiān)視模式下的數(shù)字鑒相處理、數(shù)字

3、脈沖壓縮處理、自適應(yīng)有源干擾抑制、自適應(yīng)雜波干擾抑制、信號檢測處理、測角處理、目標(biāo)點(diǎn)跡錄取，氣象探測模式下的噪聲功率估計(jì)、雜波抑制、譜距估計(jì)等。本文在算法研究的基礎(chǔ)上還對實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了研究，并提出了一種目標(biāo)監(jiān)視與氣象探測相互兼容的雷達(dá)調(diào)度模式，初步解決了目標(biāo)和氣象探測兼容、反射率因子和多普勒參數(shù)估計(jì)兼容兩種不同層次的矛盾。
　　其次，在算法研究的基礎(chǔ)上對信號處理系統(tǒng)的主要工作參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算。以多功能低空三坐標(biāo)雷達(dá)的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境以

4、及系統(tǒng)指標(biāo)為設(shè)計(jì)輸入，在算法研究的基礎(chǔ)上對包括數(shù)字下變頻、脈沖壓縮、MTI、MTD、CFAR、氣象信號處理雜波抑制以及氣象基數(shù)據(jù)過門限處理等進(jìn)行Matlab模型構(gòu)造和數(shù)據(jù)仿真，根據(jù)仿真結(jié)果設(shè)置相關(guān)參數(shù)，并對工作參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，為系統(tǒng)的工程實(shí)現(xiàn)提供了設(shè)計(jì)依據(jù)。
　　最后，對信號處理系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行工程化設(shè)計(jì)和系統(tǒng)驗(yàn)證。在算法及系統(tǒng)指標(biāo)研究的基礎(chǔ)上，對FPGA實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號處理的主要難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了一種適合本系統(tǒng)的通用

5、信號處理硬件平臺架構(gòu)，并給出了該平臺的詳細(xì)方案設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)方面，首先根據(jù)可重構(gòu)IP核的技術(shù)，結(jié)合雷達(dá)信號處理IP核的設(shè)計(jì)流程，建立了雷達(dá)信號處理模塊化庫。之后根據(jù)系統(tǒng)需求提出了信號處理系統(tǒng)的軟件處理流程，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計(jì)，包括邏輯分割準(zhǔn)則、軟件結(jié)構(gòu)方案以及FPGA間數(shù)據(jù)傳輸情況等，給出了雷達(dá)信號處理系統(tǒng)FPGA資源使用情況。在系統(tǒng)驗(yàn)證過程中，本文從信號處理的測試系統(tǒng)和測試方法進(jìn)行了論述，并對測試結(jié)果和性能進(jìn)行了分析