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宽带毫米波雷达实时信号采集系统研究

作　者: 李鹏
导　师: 黎湘
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: A/D转换 数据采集 CompactPCI总线 WDM
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


数字信号处理的优越性已经在雷达、光学、通信等领域得到了广泛的证明,其前提是将各种模拟信号转化为数字信号,也即信号采样技术。随着雷达系统的信号带宽越来越大,对雷达信号采集的要求也越来越高,从而推动了高速采集系统的发展。宽带毫米波雷达具有距离分辨力高,抗隐身及抗干扰能力强等优点,在雷达探测、成像、精确定位、目标识别等领域得到了广泛应用。相应地,宽带毫米波雷达系统因为本身信号带宽大不仅对模数转换器件提出了更高的要求,同时也需要硬件工作者能够设计研制高性能的实时信号采集系统。论文以国家973预研项目“多传感器车载战场感知系统”中雷达子系统的研制为背景,设计并实现了基于CompactPCI总线的双通道宽带毫米波雷达实时信号采集系统。首先阐述了论文选题背景,对高速A/D采样技术、系统总线技术的国内外研究现状作了简要的总结,结合雷达前端的性能指标对论文所研究的宽带毫米波雷达实时信号采集系统进行了需求分析。其次,针对宽带毫米波雷达前端性能指标,论文设计了双通道高速数字采样硬件平台,包括A/D转换电路设计、数据存储电路设计、主机接口电路设计、处理系统接口电路设计、系统逻辑控制电路设计等,最后对高速采集系统中的抗干扰技术进行了分析。然后,针对高速数据采集系统和计算机交互数据的需求,研究了基于WDM模型的数据采集设备驱动程序。对CompactPCI总线数据传输协议和WDM驱动程序模型做了深入研究,开发了高速数据采集卡在Windows2000系统下的设备驱动程序。最后,对整个高速采集系统进行了调试,将其应用于“多传感器车载战场感知系统”雷达子系统中,并对系统的具体性能指标进行了完整的测试。

全文目录


摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章 绪论  12-18
  1.1 课题研究背景  12-14
  1.2 高速A/D 采样技术发展现状  14-15
  1.3 系统总线技术发展现状  15-16
  1.4 论文主要工作  16-18
第二章 双通道高速数据采集卡的设计与实现  18-34
  2.1 采集卡硬件结构总体设计  18-19
  2.2 A/D 转换电路设计  19-23
    2.2.1 A/D 芯片选型  19-21
    2.2.2 模拟信号输入电路设计  21-22
    2.2.3 采样时钟输入电路设计  22
    2.2.4 数字信号输出电路设计  22-23
  2.3 数据存储电路设计  23-25
  2.4 主机接口电路设计  25-28
    2.4.1 主机接口芯片选型  25-26
    2.4.2 S5933 和CompactPCI 总线的连接  26
    2.4.3 NV 存储器接口设计  26-27
    2.4.4 ADD-ON 总线接口连接  27-28
  2.5 处理系统接口电路设计  28
  2.6 系统逻辑控制电路设计  28-31
  2.7 高速采集系统中的抗干扰技术分析  31-34
第三章 基于WDM模型的采集卡设备驱动程序开发  34-48
  3.1 CompactPCI 总线数据传输协议  34-36
    3.1.1 CompactPCI 总线数据传输机制  34
    3.1.2 S5933 的操作寄存器  34-36
  3.2 WDM 驱动程序模型  36-40
    3.2.1 Windows 驱动程序模型  36-37
    3.2.2 WDM 设备驱动程序结构  37-39
    3.2.3 WDM 开发工具介绍  39-40
  3.3 高速数据采集卡设备驱动程序开发  40-48
    3.3.1 应用程序对WDM 驱动程序的通信  40-43
    3.3.2 WDM 驱动程序对应用程序的通信  43-44
    3.3.3 硬件访问  44-45
    3.3.4 中断处理  45-46
    3.3.5 DMA 传输  46-48
第四章 采集系统调试和性能测试结果  48-65
  4.1 硬件调试  48-53
    4.1.1 系统加电前测试  48
    4.1.2 系统加电  48
    4.1.3 S5933 的配置与加载  48-50
    4.1.4 系统逻辑控制电路的仿真与调试  50-53
  4.2 软件调试  53-56
    4.2.1 PASS-THRU 模式发送命令  53
    4.2.2 邮箱中断方式发起的DMA  53-54
    4.2.3 从通用缓冲区中读取数据  54-56
  4.3 软件、硬件联调  56-59
    4.3.1 采集系统工作方式的选择  56
    4.3.2 采集系统进行数据采集联调  56-59
  4.4 性能测试和结果  59-65
    4.4.1 双通道间同步性能测试  59-60
    4.4.2 A/D 动态性能测试  60-65
结束语  65-66
致谢  66-67
作者在攻读硕士学位期间发表的论文  67-68
参考文献  68-70
附录  70-72
  附录A 宽带毫米波雷达实时信号采集系统整机实物图  70-71
  附录B 双通道高速数据采集卡实物图  71-72
  附录C 采集系统应用程序界面图  72

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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