【摘 要】
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在高速公路交通的智能化管理上,交通信息的采集技术扮演着重要角色,而连续波雷达系统由于其测距测速精度高,适于近距探测的特点为高速公路车辆目标监测提供了思路。本文主要对适用于车辆检测的线性调频连续波雷达的信号处理器的设计与算法实现进行了研究。本论文的主要工作和贡献如下。1)车辆目标监测任务需求分析和信号处理算法设计。本文通过对线性调频连续波雷达的工作原理分析,结合实际给出了车辆目标监测雷达信号处理的指
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在高速公路交通的智能化管理上,交通信息的采集技术扮演着重要角色,而连续波雷达系统由于其测距测速精度高,适于近距探测的特点为高速公路车辆目标监测提供了思路。本文主要对适用于车辆检测的线性调频连续波雷达的信号处理器的设计与算法实现进行了研究。本论文的主要工作和贡献如下。1)车辆目标监测任务需求分析和信号处理算法设计。本文通过对线性调频连续波雷达的工作原理分析,结合实际给出了车辆目标监测雷达信号处理的指标要求,给出64路线性调频连续波的情况下对车辆目标的距离,速度,角度信息进行监测的完整信号处理流程。其中对解决由于车辆目标在多个检测周期中出现距离徙动,影响MTD检测效果问题的Keystone算法的原理进行了重点阐述并利用CZT变换法对Keystone算法进行了工程实现,在MATLAB环境下对算法参数进行了仿真实验,给出了Keystone算法的仿真结果,验证算法的可行性。2)信号处理器硬件电路板方案设计。从芯片选型、功能实现和设计注意事项三个方面对电源模块、时钟模块、FPGA模块、DSP模块、接口模块和DDR3模块的电路设计做了说明。在接口电路设计中,给出了两套适合Xilinx公司7系列FPGA的CSI2接口设计方案,并在后续的调试中验证了该电路设计的正确性。3)信号处理算法硬件实现方案设计。从模块功能分析,模块功能实现、仿真时序验证三个方面对硬件实现中的主要子模块包括初始化配置模块、CSI2接口通信数据解包模块、SRIO通信模块、DBF波束形成模块、DDR3与SRAM结合的数据重排模块、Keystone变换运算模块、速度模糊数补偿和MTD处理模块做了详细说明。在CSI2接口通信数据解包模块的设计中,提出了一种线速600Mb/s下的四通道CSI2数据接口字节对齐和数据解包方案并在后续调试验证中证明了该方案的可行性;同时针对Keystone变换中系数计算资源消耗大的问题,给出了一种将查找表与CORDIC核实时计算相结合的系数生成方案,降低硬件实现中的资源占用;利用SRAM与DDR3相结合的策略解决了在信号处理过程中面临的数据重排问题,有效提高了系统对大批量数据的处理能力。本文最终完成了高速公路车辆目标监测雷达信号处理器的硬件电路设计与信号处理算法硬件实现方案设计,并通过模拟器对信号处理器上的重要功能模块进行了算法验证,这对车辆目标监测技术的发展具有积极意义,也为交通信息采集技术的发展打下基础。
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