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信号处理算法是激光多普勒测速雷达的关键技术之一。针对项目需求:1)输入信号的信噪比为-30dB;2)测速范围为-20m/s~70m/s;3)100ms内完成3通道频率信号提取;4)测速精度≤1cm/s;经过深入研究后,提出快速傅里叶变换(FFT)、频域自相关累积及频谱校正相结合的信号处理算法,并对算法进行MATLAB仿真验证。在Xilinx ISE 14.5开发平台上,选择目标FPGA器件XC4VSX55-10FF1148I——512个DSP资源、320个BlockRam、24576个Slice、8个DCM,约550万门,使用Verilog硬件描述语言,编写双内存顺序递归结构的8192点单精度浮点FFT(运行频率125.881MHz)代码,并完成了下载验证。根据器件资源消耗情况分析,如果有高速缓冲器对采集的原始数据进行缓存,并在器件内集成两个运行在125MHz的并行FFT处理器,算法具备在44.34ms内完成180次FFT处理和单通道20次频域自相关累积处理的能力,能满足任务要求。受信号处理板没有集成高速存储器的技术条件限制,该结构没有完成频域自相关累积处理算法。对信号处理算法进行研究后,提出了流水线自相关累积处理算法,完成了8192点扩位定点流水线FFT和20次定点频域自相关累积处理算法——Slices消耗9415个(38%)、DSP48消耗311个(60%)、BlockRam消耗116个(36%),最高运行频率167MHz,仿真结果表明,当处理算法工作在125MHz运行频率,数据采集完毕,约滞后0.1ms,即可完成频域自相关累积处理算法,具有非常强的实时性,能适应激光全连续发射和连续数据采集和算法处理的应用场合,信号提取能力能大幅度提高,使激光多普勒测速雷达具备探测更远距离的能力。最后在自行开发的信号处理板——集成了最高运行频率500MHz,实际运行频率250MHz,12bits并行输出的高速ADC器件ADS5463,使用20次流水线频域自相关累积处理算法,使用输入信号+噪声的实验方案,完成了低信噪比提取实验,实验结果表明,算法能稳定提取信噪比为-31.72dB的信号,而且测速精度可达到1.1625cm/s量级。