多功能低空三坐標雷達信號處理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、在我國低空空域管理改革的大背景下，低空空域將逐漸開放，各種低空、超低空飛行任務日益增多，但是小范圍的氣象災害在3Km以下的低空會經常出現(xiàn)，對低空飛行器的安全造成嚴重威脅，因此在對低空飛行器進行監(jiān)控和管理的同時，還需對低空空域的氣象環(huán)境進行監(jiān)測，而設計專用的低空補盲氣象雷達將大大增加設備投入及其壽命周期成本，且會增加相互的輻射干擾，同時在通航小機場部署也不合算。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)視雷達可以滿足這一需求。本文

2、從雷達目標監(jiān)視信號處理和氣象探測信號處理兩個方面出發(fā)，在對信號處理過程中的關鍵算法和兩種工作模式兼容性研究的基礎上，針對多功能低空三坐標雷達信號處理系統(tǒng)的設計與工程實現(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)在軟硬件等關鍵環(huán)節(jié)的設計，并對系統(tǒng)進行了驗證。論文具體結構如下：
　　首先，對多功能低空三座標雷達兩種主要工作模式（目標監(jiān)視與氣象探測）中信號處理的關鍵算法進行分析。主要包括目標監(jiān)視模式下的數(shù)字鑒相處理、數(shù)字

3、脈沖壓縮處理、自適應有源干擾抑制、自適應雜波干擾抑制、信號檢測處理、測角處理、目標點跡錄取，氣象探測模式下的噪聲功率估計、雜波抑制、譜距估計等。本文在算法研究的基礎上還對實現(xiàn)方式進行了研究，并提出了一種目標監(jiān)視與氣象探測相互兼容的雷達調度模式，初步解決了目標和氣象探測兼容、反射率因子和多普勒參數(shù)估計兼容兩種不同層次的矛盾。
　　其次，在算法研究的基礎上對信號處理系統(tǒng)的主要工作參數(shù)進行分析計算。以多功能低空三坐標雷達的實際應用環(huán)境以

4、及系統(tǒng)指標為設計輸入，在算法研究的基礎上對包括數(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)過門限處理等進行Matlab模型構造和數(shù)據(jù)仿真，根據(jù)仿真結果設置相關參數(shù)，并對工作參數(shù)進行計算，為系統(tǒng)的工程實現(xiàn)提供了設計依據(jù)。
　　最后，對信號處理系統(tǒng)的軟硬件進行工程化設計和系統(tǒng)驗證。在算法及系統(tǒng)指標研究的基礎上，對FPGA實現(xiàn)雷達信號處理的主要難點和關鍵技術進行了詳細分析，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，并給出了該平臺的詳細方案設計。在系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)方面，首先根據(jù)可重構IP核的技術，結合雷達信號處理IP核的設計流程，建立了雷達信號處理模塊化庫。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，詳細介紹了系統(tǒng)軟件的總體設計，包括邏輯分割準則、軟件結構方案以及FPGA間數(shù)據(jù)傳輸情況等，給出了雷達信號處理系統(tǒng)FPGA資源使用情況。在系統(tǒng)驗證過程中，本文從信號處理的測試系統(tǒng)和測試方法進行了論述，并對測試結果和性能進行了分析