基于ARM技術(shù)的數(shù)字船用雷達(dá)ARPA系統(tǒng)的研究.pdf

1、自動雷達(dá)標(biāo)繪儀（ARPA）作為一種船用導(dǎo)航避碰設(shè)備，在引導(dǎo)船舶安全航行以及避碰方面發(fā)揮著極其重要的作用。本文結(jié)合國內(nèi)外船用雷達(dá) ARPA系統(tǒng)的應(yīng)用背景和發(fā)展趨勢，研究并設(shè)計了一種基于嵌入式處理器和 FPGA雙處理器架構(gòu)的船用雷達(dá) ARPA系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠完成對回波信號的實時采集、對雷達(dá)雜波信號的可調(diào)性抑制、對雷達(dá)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤預(yù)測以及實時顯示。同時，該系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面，方便用戶對雷達(dá)的操作和控制，實現(xiàn)船用雷達(dá)導(dǎo)航和避碰功能。在本

2、課題的研究與開發(fā)中，本文完成了以下工作：
　　1)詳細(xì)介紹了船用雷達(dá)ARPA系統(tǒng)原理。首先介紹了各種傳感器信號的預(yù)處理方法及其必要性，然后介紹了目標(biāo)檢測、錄取和跟蹤的原理及方法，接著介紹了目標(biāo)參數(shù)的自動計算及危險判斷與報警，最后介紹了船用雷達(dá)試操船功能。
　　2)結(jié)合數(shù)字船用雷達(dá)工作原理，討論了基于ARM技術(shù)的數(shù)字船用雷達(dá)ARPA系統(tǒng)的總體要求及總體設(shè)計方案，同時分析了系統(tǒng)設(shè)計中的雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸和掃描坐標(biāo)變換兩個關(guān)鍵問題，并給

3、出了解決方案。此外還分析了嵌入式軟件總體設(shè)計方案并對軟件系統(tǒng)進(jìn)行了模塊劃分。
　　3)詳細(xì)介紹了ARPA算法的研究與設(shè)計。通過對雷達(dá)雜波抑制算法進(jìn)行建模、分析以及仿真，選取了適合本系統(tǒng)的雜波抑制算法；接著介紹了雷達(dá)信號積累算法，通過信號積累能夠有效地提高脈沖信號的信噪比，從而有利于改善船用雷達(dá)目標(biāo)檢測性能；然后介紹了目標(biāo)點(diǎn)跡形成與處理相關(guān)原理；通過對傳統(tǒng)的α-β濾波算法、極坐標(biāo)系以及直角坐標(biāo)系下的自適應(yīng)α-β濾波算法進(jìn)行仿真比較，

4、選取了具有較好跟蹤能力、更高跟蹤精度的自適應(yīng)α-β濾波算法。
　　4)完成ARPA系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。通過建立交叉編譯環(huán)境以及嵌入式Qt應(yīng)用程序的實現(xiàn)，構(gòu)建了ARPA系統(tǒng)Qt/Embedded開發(fā)平臺；結(jié)合雷達(dá)系統(tǒng)界面設(shè)計原則完成了雷達(dá)人機(jī)交互界面的設(shè)計與實現(xiàn)；最后著重介紹了雷達(dá)掃描顯示模塊、信號處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計與實現(xiàn)，并通過實現(xiàn)效果圖進(jìn)行了驗證。
　　本文完成了基于ARM技術(shù)的數(shù)字船用雷達(dá)ARPA系統(tǒng)的研究與設(shè)計