雷达视频信号高速采集
激光雷达 数据采集原理
激光雷达的数据采集原理主要基于激光测距技术。
激光雷达是一种利用激光进行测距的设备，通过发射激光束，并接收由目标物体反射回来的激光信号，可以计算出激光信号从发射到接收的时间，从而推算出目标的距离。
激光雷达通常被用于感知周围环境中的物体，包括但不限于车辆、行人和其他障碍物。
数据采集的过程主要涉及以下几个步骤：1. 硬件准备：激光雷达设备通常包括一个或多个激光发射器和一个接收器阵列。
这些设备被安装在车辆或其他移动设备上，以便能够覆盖周围环境。
2. 发射激光：激光雷达设备发射激光脉冲，这些脉冲被发送到周围环境中的物体上。
3. 反射回的信号接收：当激光脉冲遇到目标物体时，它会反弹回来，被激光雷达设备的接收器接收。
4. 数据处理：接收器将接收到的信号发送到数据处理系统，该系统会测量激光脉冲从发射到接收的时间，并据此计算出目标的距离。
此外，激光雷达通常还提供其他信息，如目标的方位角、俯仰角和速度等。
5. 传输和存储：数据处理系统将收集到的数据传输到存储设备中，以便后续分析和使用。
激光雷达的数据采集原理具有一些关键优势。
首先，激光雷达的精度非常高，能够提供厘米级的距离测量结果。
其次，由于其工作原理是基于激光脉冲的反射，因此对环境的适应性较强，可以在各种天气和光照条件下工作。
此外，激光雷达还可以同时检测多个目标，并区分不同的物体，这对于自动驾驶等应用非常重要。
然而，激光雷达也存在一些限制。
例如，由于其工作原理是基于激光，因此可能会对人的眼睛造成伤害，需要在安全的环境下使用。
此外，激光雷达的成本相对较高，且在某些应用场景下（如低空飞行器）可能受到激光束发散的限制。
因此，在选择使用激光雷达时，需要根据具体的应用场景和需求进行权衡。
超高速ADC设计在雷达信号处理中的应用研究
超高速ADC设计在雷达信号处理中的应用研究雷达技术作为一个重要的探测和识别武器系统，在现代军事领域中得到了广泛的应用。
在雷达信号处理中，超高速ADC（模数转换器）的应用越来越普遍，其准确和高效的性能在提高雷达系统的信号处理速度和精度方面具有重要的作用，被广泛应用于雷达信号处理领域中。
本文将就超高速ADC的设计和应用在雷达信号处理中进行综述。
一、超高速ADC技术的基本原理和分类超高速ADC是一种将模拟信号转换为数字信号的器件，其核心就是模数转换器（ADC），其作用是将输入的高速连续信号转化为数字信号，目前的超高速ADC转换速率可达数百亿赫兹。
根据其转换速率可以将其分为几类：高速ADC （1~10GS/s）、超高速ADC（10~40GS/s）和极速ADC（40~100GS/s），三者主要以转换速率、信噪比和动态范围等指标作为区分。
二、超高速ADC在雷达信号处理中的应用超高速ADC在雷达信号处理中的应用是为了提高雷达系统的信息获取速度和精度，从而实现精准目标的识别和跟踪。
在雷达系统中，多个高速瞬时采样的信号需要进行数据融合和处理，超高速ADC可以帮助实现对多个连续波形信号进行实时、准确、快速采样和转换，从而大大提高了雷达信号处理的速度和精度。
另外，在雷达导航和控制中，超高速ADC也有广泛的应用。
由于雷达控制要求需要对复杂的目标干扰进行有效的处理和抑制，因此，超高速ADC可以帮助目标检测系统准确地获取复杂目标的特征参数，以便更加精确地进行识别和跟踪。
三、超高速ADC设计中需要注意的问题在超高速ADC的设计中，需要注意一些关键问题，以确保设计的稳定性和可靠性。
首先是ADC芯片设计。
超高速ADC的芯片设计需要考虑到以下的因素：1. 信号源的稳定和准确性是保证高速ADC数据精度的重要因素。
2. ADC输入和输出接口设计，需要保证信号的质量、保真度和重复性。
3. ADC时钟信号的设计，应考虑到时钟之间的相位差和同步的关系。
基于PCI总线的雷达视频采集方案
基于PCI总线的雷达视频采集方案摘要：分析了雷达视频采集的必要性和意义，介绍了通过PCI实现高速雷达视频信号的采集实现方案，并分析了方案中的各个模块的功能。
关键词：雷达视频数据采集 PCI PC机在传统的雷达显示终端中所涉及到的视频信号是模拟的，随着计算机技术和IC技术的不断发展，使这种模拟信号的数字化成为可能，使得雷达视频的存储和远距离传输成为可能，并在实际中得到越来越多的应用。
在基于这种技术背景下开展了相应的研究。
(文库114收集整理)1 视频采集方案可行性分析方案的设计主要考虑雷达视频带宽，即距离分辨率。
在采集卡部分影响带宽的数据瓶颈在于三方面：AD采样量化、FIFO读写速度和PCI的DMA速度。
硬件方案中采用TLC5540，最高采样率可以达到40MHz，采样深度为8bits；FIFO采用IDT72V36100，最高读写速度可以达到133MHz；计算机PCI总线的数据带宽可达到532Mbps，在实际中，由于受硬件环境，如主机板和CPU的影响，采用133Mbps的PCI卡。
在PC机部分数据瓶颈主要在于磁盘数据访问速度，普通磁盘的数据访问速度为40Mbps。
若数字化雷达视频带宽达到30Mbps、量化深度为8bits，则数据采样率为30MHz，距离分辨率为300，000，000／2／30,000，000=5m，这样的分辨率能够满足一般的导航和警戒雷达。
若量化深度降低，则距离分辨率将进一步提高。
由以上分析可见所采用方案能够满足视频的带宽要求。
2 系统实现的关键点2．1 方案中的雷达视频数据流程和结构对于30MHz带宽的数字化雷达视频信号要求实时传输，合理地安排数据的流程非常重要。
其流程如图1所示。
由底层到应用程序，雷达数据主要经过三个数据传输过程。
(1)由数据采集卡至设备驱动，在数据采集卡中采用了双FIFO技术，通过DMA单个FIFO一次传输一帧雷达数据，即一个主脉冲正程的雷达回波信号。
这里双FIFO的作用在于信号的实时传送，采集卡对FIF01写入时，驱动程序通过DMA将FIFO2的数据传入BLK2中，此为数据通道CH2，CHl为FIFO1与BLK2之间的通道。
一种雷达高速数据采集系统的实现
ＴＴＬ／ＣＭＯＳ输出逻辑和低电压差分信号（ＬｖＤＳ）输出，为系统设计提供了简捷的解决方
案。图２为该芯片的内部结构图。
图２
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ＡＤ９４８０内部结构
为实现同步采样，设计中用两片ＡＤ９４８０对Ａ、Ｂ两通道输入信号并行采样，由同一 采样时钟触发转换，时钟频率为１００ＭＨｚ。该采样时钟由具有高稳定度的晶振产生，经时 钟驱动器ＭＣｌ００ＬＶＥＬｌ６作１偃变换后输出差分时钟信号，以使Ａ／Ｄ转换得到较好的动态 性能。采样时钟原理图见图３。
图３差分时钟同步触发电路
高速Ａ／Ｄ转换器为了获得最佳的动态性能，一般要求采用差分模拟输入，并对模拟输 入端的输入阻抗进行匹配。将单端输入信号变换为差分信号常用的方法有两种：变压器耦 合和放大器变换。本设计采用差分放大器ＡＤ８１３８构成模拟前端电路，如图４。ＡＤ８１３８ 具有较宽的模拟带宽（３２０ＭＨｚ，．３ｄＢ，增益１），能够输出幅度和反相匹配非常理想的差 分信号，简化电路的结构。
引言
在对雷达回波信号进行处理、检测过程中，往往需要对接收机的中视频信号进行数据
采集，而对接收机中频信号的采集尤为关键，是数据采集的难点。有的雷达中频频率高达 ６０、７０ＭＨｚ，而且是双通道工作，有时要求对两个通道同时进行采样，这对数据采集系统 的设计提出了很高的要求。本文介绍一种对雷达接收机中视频信号进行数据采集的系统设 计方法，着重讨论系统设计中如何实现对高速信号的同步采集、数据的高速传输等关键技 术。
本文链接：/Conference_6583656.aspx
件资源，有丰富的时钟管理电路。使用这些特性，可以较容易地设计出满足要求的控制器。 系统总体框图如图ｌ所示。
一种机动多目标雷达视频信号模拟器的设计
高速D/A及其外围电路将对应乒乓存储单元的 I/Q 数据， 转换为模拟信号， 并对其进行调理、 平
滑处理。 D/A 选用 12bit 芯片 AD7245 ， 其转换速率 为 100 ns。时序控制信号产生电路以PCI 总线 目标 接口电路输出的同步信号为基准， 产生系统各部分 正常工作所需的时序和控制信号， 协调系统的正常 工作。时序控制电路选用 Altera 公司的FPGA 芯片
2 ) 实现 目标数量 、 每一个 目标的回波特征和运
动特征的设置，目 标回波特征包括目 标相对于所设 置雷达信号的回波波形、幅度、相位等; 目 标运动 特征的设置包括 目 标起始距离、终止距离、速度、 加速度 、运动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ向及轨迹 、多 卜 勒频移 、目标起伏
与消隐特征等。 3 ) 实现杂波/噪声类型及参数的设置，杂波类 型包括高斯分布型、 瑞利分布型、 对数正态分布型、
动特征等条件下的检测效果。
4 ) 多基地数据融合算法的测试及效果分析: 将 所产生的信号输出到具有不同配置、 代表不同类型 雷达的信号处理机处理后，再对多个处理机的输出 进行融合，通过改变目 标信号参数及杂波参数，对 融合效果进行分析比较。 根据机动多目 标雷达视频信号模拟器的设计 目 的， 确定其主要功能为: 1) 实现雷达信号的设置，如脉冲多 卜 勒信号、 线性调频信号、 频率步进信号等。
第 22 卷 第2 期 2007 年 3 月
海 军航 空工程 学 院 学报
JO URNAL O F NAVAL AERO NA UT IC A L E NG INEERING INSTITU TE
Vo l. 22
N o .2
M a r. 2 0 0 7
一体化雷达视频综合采集系统的设计与实现
采集系统
…
视频或指 令信号１ 视频或指 令信号２
视频或指 令信号９
多路数据采集模块 雷
达
视
１０ｂｉｔ差
站
频
接
分信号对 ＦＰＧＡ
数字收 视频
综 合
口
差分时
发平台 数据 指
电
钟信号挥Βιβλιοθήκη 路 重构系 控制统 信号
指令和重 重构
上位机 控制器 构方案
图 1 雷达视频综合采集系统总体框图
收稿 日 期 ：2016-05-25 作者 简 介 ：李佳炜 (1992-)，男， 硕 士 生， 主 要 从 事 电 路 系 统 设 计 与 应 用 研 究 ．
中图分类号：TN95；TP311.1 文献标识码：A
文章编号：2095-5839(2016)04-0248-05
雷达站综合指挥系统是以雷达为探测手段 获 取 目 标 的 信 息 ，并 实 时 进 行 传 递 、综 合 、分 析 、 显示 ，以 辅 助 指 挥 员 实 施 作 战 指 挥 的 一 种电子系 统 ． 作 为 系 统 前 端 ，数 据 采 集 是 非 常 重 要 的 环 节 ，为 后 续 接 收 平 台 提 供 高 速 、高 精 度 的 雷 达 数 据 源 提 供 保 障 [1] ． 目 前 ，现 役 雷 达 由 于 体 制 、设 计理 念 与 供 应 厂 商 的 不 同 ，导 致 雷 达 数 字视频输 出接 口 在 端 口 定 义、接 口 时 序 以 及 数 量 等方面都 不同 ，致 使 针 对 不 同 型 号 雷 达 的 视 频 采 集系统呈 现出平台多样化趋势．而目前通用的采集系统 主要是基于微处理器的分时多路采集系统[2-4] 和 基 于 现 场 可 编 程 逻 辑 门 阵 列 (FPGA) 的 并 行 多 路 采 集 系 统 [5-7] ． 文 献 [2] 针 对 地 质 灾 害 现 场 中 0 ~5 V 范 围 的 泥 位 、地 声 、次 声 等 参 数 的 采 集 ，提 出 了 一 种 基 于 STM21F103 和 ADS1256 的 多 路 数 据 实 时 采 集 系 统 ；文 献 [5] 基 于 雷 达 回 波 信 号 在 短 时 间 内 的 准 静 态 特 点 ，利 用 内 嵌 在 FPGA 内 的 锁 相 环 控 制 4 块 ADC 芯 片 ，实 现 多 路 数 据 的 采 集 ． 以 上 2 种 典 型 方 案 ，虽 然 在 特 定 的 领 域 范 围 内 具 有 良 好 的 性 能 ，但 由 于 硬 件 电 路 固 定 、器 件 的 限 制以 及 采 用 的 设 计 方 案 单 一 ，导 致 采 集 系统的平 台扩展性以及在不同应用背景下的适应性明显 较低．本文针对雷达接收分系统输出的多路视 频与 指 令 信 号 的 采 集 问 题 ，结 合 数 据 采 集技术和 可重 构 技 术 ，提 出 了 一 种 可 重 构 的 一 体 化雷达视 频 综 合 采 集 系 统 的 设 计 方 案 ． 该 方 案 采 用 ARM 与 FPGA 实 现 可 重 构 的 采 集 系 统 ，利 用 9 个 对 外 接口实现相互独立的多路雷达视频指令信号在
高速多通道数据采集传输系统的设计
高速多通道数据采集传输系统的设计*赵忠凯，尹达，刘海朝【摘要】摘要：设计了一种基于FPGA与DSP的高速多通道实时数据采集传输系统。
该系统通过FPGA实现对时钟、ADC、DSP等芯片的功能配置，采集数据由FPGA预处理后通过EMIF接口传送至DSP，并完成后续的复杂信号处理。
该系统最高数据采集速率可达500 MSPS，FPGA与DSP之间可实现高速率的数据传输。
实际测试结果表明，该系统实现了多通道数据的实时同步采集、传输与处理，数据采集达到较高性能，能够满足当前复杂电磁环境下精确制导雷达数据处理分析的需求。
【期刊名称】火力与指挥控制【年(卷),期】2015(000)012【总页数】5【关键词】多通道，高速数据采集，EMIF，FPGA&DSP0 引言当前电磁信号环境越来越复杂，电磁信号密度已达到百万量级［1］，这就要求雷达信号识别处理系统必须具备快速、准确识别威胁的能力，能够为之后作战提供及时可靠的信息。
随着一些新算法的出现，信号处理复杂度越来越高，动态范围也要求越来越大，信号的通道数也越来越多，因此，多通道信号的采集处理已成为当前雷达数字接收机的发展趋势。
传统的信号采集和传输方法已不能完全满足当前复杂电磁威胁环境下信号处理机对处理数据的要求［2］，必须应用更精确更高速的采集系统，保证电子战环境中的主动权，所以对雷达信号高速多通道采集传输系统的研究具有重大且深远的意义。
FPGA具有强大的数据并行处理能力，能够满足高速ADC的数据处理要求，非常适合作为本系统的逻辑控制核心。
高性能多核DSP的高速运算能力使其适合选作复杂算法的主处理芯片［3］。
1 系统总体方案雷达信号高速多通道数据采集传输系统总体框图如图1所示。
设计中所选用的ADC芯片数据转换速率最高可达500 MSPS。
FPGA芯片选择Altera公司Stratix III系列的EP3SL200F1152C2，DSP芯片选择TI公司的TMS320C6678。
基于时钟网络的高速数据采集与处理系统设计
第19卷 第2期 太赫兹科学与电子信息学报Vo1．19，No．2 2021年4月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Apr．，2021 文章编号：2095-4980(2021)02-0228-07基于时钟网络的高速数据采集与处理系统设计富 帅，倪建军，闫静纯，于双江，刘 涛(北京空间机电研究所，北京 100094)摘 要：针对全波形激光雷达中高速率数据采集系统的需求，研制了一种基于时钟网络的高速数据采集与处理系统，对其中的关键技术进行了研究。
在对FPGA片同步技术及时钟抖动机理进行分析的基础上，提出一种以锁相环和时钟缓冲器为主要构建单元的高质量时钟网络管理方法。
该时钟网络管理方法通过对高速ADC输出随路时钟的主动干预，解决了多路高速数据锁存困难的问题。
实验结果显示：该高速数据采集与处理系统已实现高达1.2 GSPS的采样率以及与之匹配的数据处理速率，有效位数大于8 bit，在实现高速数据采集的同时满足较高分辨力的要求。
关键词：激光测距；全波形；高速数据采集；时钟网络中图分类号：TN919.3；TP274 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2020393Design of high speed data acquisition and processing systembased on clock networkFU Shuai，NI Jianjun，YAN Jingchun，YU Shuangjiang，LIU Tao(Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity，Beijing 100094，China)Abstract：A high speed data acquisition and processing system based on clock network is developed aiming at the requirement of high speed data acquisition system in full waveform laser radars. The keytechniques are studied in detail. Based on analyzing ChipSync technology and clock jitter, a high qualityclock network management method based on PLL and clock buffer is proposed. By using the proposedmethod which is based on the active intervention of high speed ADC output on-line clock, the problem ofmulti-channel high speed data flip-latch is solved. Experiment results demonstrate that the realizedsystem can reach the sampling rate of 1.2 GSPS and the Effective Number Of Bit(ENOB) above 8 bit.Keywords：laser ranging；full waveform；high speed data acquisition；clock network全波形激光雷达系统工作原理为系统发射的激光脉冲与被测目标发生反射作用，形成含有丰富信息的脉冲回波信号，通过数据采集系统以较高的采样率对回波信号进行采集与数字量化，从而记录下回波全波形信息。
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雷达视频高速数据采集方案
雷达回波得到大量的雷达图像数据,大量的数据对于数据的高速传输和实时存储都造成了极大的困难。
在带宽一定的前提下，合理的采样率、采样精度、实时的板上FPGA处理及与计算机的数据传输带宽是进行雷达视频采集需要考虑的重要指标。
1. 模拟输入通道数：2通道；
2、数字输入通道数：3通道；
3、最高采样率： 400MSps；
4、 A/D分辨率：14Bit以上；
5、量程（输入范围）：±5V自校准；
6、输入信号带宽：0Hz～200MHz；
7、触发方式：用户可以通过FPGA二次开发；
8、触发电平：12VCOMS；
9、每通道64Msamples
10、USB或PXIe总线接口
采集系统如下：
板卡图形
板卡原理框图触发信号可以通过如下图输入：
FPGA可以用户开发，我们可根据需求描述的情况，重新对FPGA编程，满足以下情况：
由触发信号Trig控制开始采集和存储,天线每旋转一圈，会产生一个0点信号（HD）和360个方位信号（BP），每次采集128-130圈，即采集到128-130个0点信号（采集的点数能够在软件上任意设置）。
工作时并不是360°方位角全部采集，应能在软件上设置任意角度采集，在采集扇角外的区域内，只数字计数，AD不采集。
关于坤驰科技：
坤驰科技专注于高速信号采集与数据采集产品与解决方案方案的高科技公司，公司成立于2006年，位于中关村科技园区。
坤驰科技立足虚拟仪器及测量领域，专注于高速数据采集产品提供与系统开发，成熟产品有：高速数据采集卡/数字化仪、高速AD卡、DA卡、数字IO卡、FPGA开发板、DSP处理板、中频信号采集、高频信号采集与处理的研发与系统解决方案。
公司地址：北京海淀区上地信息路1号国际科技创业园2号楼6层西
公司网址：
全国咨询电话：400-000-4026。