超宽带穿墙雷达杂波抑制与成像算法实现

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超宽带穿墙雷达具有良好的距离分辨率和穿透性,能够对隐藏目标进行非侵入式探测,在军事、反恐、救援等领域有着广泛的应用前景。由于探测场景的复杂性,超宽带穿墙雷达杂波抑制技术和成像技术是制约探测性能的关键,成为国内外研究的热点。本文主要围绕杂波抑制算法与成像算法的FPGA实现方法展开研究,主要工作如下:  针对超宽带穿墙雷达中几种基本的杂波抑制算法进行了系统地分析,根据两脉冲对消、积累平均背景相消和指数加权背景相消算法的数学形式,给出三种算法的统一模型,并在此基础上对自适应背景相消算法进行简单归纳总结,为FPGA的实现提供了理论依据。  由于后向投影(Back-projection,BP)成像算法具有算法思想简单,成像分辨高等特点得到广泛应用,但是计算量大,实时性受到限制。针对穿墙探测过程中的电磁波传播路径进行分析,采用一种时延近似求解的算法,为FPGA的实现提供铺垫。  针对不同的自适应算法进行分析,选择合适的自适应滤波算法。结合FPGA的结构和特点,对算法进行子模块的划分,针对每个模块做了详细介绍。利用MATLAB、Quartus II和ModelSim联合仿真,给出实测场景下ModelSim滤波结果,与MATLAB结果进行对比,验证了自适应滤波器FPGA实现结果的正确性。  采用自顶向下的逻辑设计思想,对BP算法划分为易于硬件实现的子模块。主要有PLL模块、时延控制模块、数据存储模块、相干累加模块、阈值选择模块等,并针对各个子模块进行设计与仿真。分别利用仿真数据与实测数据,将ModelSim仿真结果与MATLAB的仿真结果对比,验证了BP算法在FPGA中设计实现的正确性,并从耗时上进行分析,FPGA实现的BP算法能够很好地满足实时性要求。
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