论文部分内容阅读
窄带雷达具有作用距离远、成本低、可靠性高的优点,是我国现役雷达的重要组成部分,基于窄带雷达的目标分类技术具有重要的理论研究价值和实际应用价值。目标在运动时除了其整体的运动往往还有局部结构的震动、转动等微动。目标的微动会对目标回波在时域和频域产生微多普勒调制,称为微多普勒效应,基于目标的微多普勒效应实现目标分类一直是雷达目标分类的研究热点。直升机、喷气式飞机和螺旋桨飞机这三类空中目标的结构、以及旋转部件参数等有较大差异,对回波的调制亦有较大差别,根据这三类飞机的微动对回波调制的差异进行特征提取可以实现这三类飞机的有效分类。现场可编程门阵列(Filed Programable Gate Array,FPGA)以其可重复编程的特点和强大的数据处理能力在信号处理领域中得到了广泛应用。FPGA可以以并行、流水线工作的方式降低数据处理延时,实现大量数据的快速处理,实时性强,可靠性高。而且其单精度浮点计算能力,单位计算能力的功耗明显优于现有的DSP和GPU,是未来工程应用的一个重要发展方向。因此,本文基于FPGA针对窄带雷达空中目标分类的应用实现进行研究,实现实时目标分类,降低处理延时。本文针对Ku波段的窄带雷达空中目标分类进行分析研究,并基于FPGA进行空中目标分类模块的实现,利用PCIe高速串行总线实现FPGA和计算机间的通信对空中目标分类模块进行测试,主要内容如下:1.对雷达观测的理想旋翼模型以及实际情况对理想旋翼模型参数的影响进行介绍,对回波的杂波抑制方法和特征提取方法进行说明,阐述了支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类器的基本原理,介绍了Ku波段窄带雷达空中目标回波特点及数据生成方法,并对利用波形熵和谐波分解特征进行分类的分类效果进行分析。2.基于FPGA按照并行和流水线的方式进行目标分类模块的设计实现,将目标分类模块分为杂波抑制,特征提取以及SVM分类模块,并对取模、求对数等运算的算法及IP核进行说明,对各个模块的设计实现进行详细的说明并进行误差对比。3.基于PCIe高速串行总线实现计算机和FPGA之间的通信,在FPGA端进行PCIe终端设备的开发,在计算机端实现PCIe驱动的开发实现,并设计开发用户界面以方便操作,进一步对整个PCIe数据传输模块以及目标分类模块进行测试验证,证实整个模块的有效性。