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随着信息技术的发展,对数据进行谱分析从而推导出物质的其他特性已经在我国有了比较成熟的发展。尤其是在雷达测速、飞行器的遥控和预测系统中,谱分析技术变得越来越完善。设计出先进、实时的谱分析控制系统不仅有利于我国军事方面的技术积累,同时对我国的军事战略安全具有显著意义。
本文以东南大学 ASIC 工程中心自主研发的基于ARM7TDMI的微处理器SEP3203为主要控制芯片,实现了雷达回波信号的采集、存储和FFT (Fast Fourier Transform,快速傅立叶变换)运算,并在FFT运算基础上对信号进行谱分析,实现了对飞行器初速的预测和分析。
设计中首先对雷达回波混频信号进行前级阻抗匹配,信号通过 AD 进行采样,采样后的信号存储在FIFO中,并在FPGA的控制下实现信号的FFT算法处理和不同时段采样数据在FIFO中的交替存取。信号FFT算法的硬件实现大大缩短了。FFT算法的处理时间,从而实现了信号采集和FFT处理的乒乓操作,提高了系统的信号分析实时性。同时,FPGA 的使用简化了外部电路的控制信号,降低了整个系统的功耗。FFT处理后的信号在 SEP3203 处理器的控制下通过DMA (Direct MemoryAccess,直接内存访问)方式读入外部SDRAM,并通过软件进行不同时段的多普勒信号功率谱分析,确定主峰位置,从而得到多普勒频移,并根据多普勒频移得出不同时间段的速度识别,从而得到V-t关系,并通过多项式拟合外推的方法,推算初速。
目前,该系统已经设计完成,并实现了信号实时采集和处理,正在进行进一步的系统优化和应用性能分析。