跨平台雷达信号采集系统设计

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基于ZYNQ的毫米波雷达高速数据采集系统设计

基于ZYNQ的毫米波雷达高速数据采集系统设计作者：陈广和周志权赵宜楠赵占锋来源：《现代电子技术》2019年第16期摘; 要：随着毫米波射频传感器在工艺上的突破，毫米波雷达在行业中的应用越来越广泛。

为了实现毫米波雷达的高速数据采集，提出一种基于ZYNQ的毫米波雷达高速数据采集系统。

该系统面向AWR1243毫米波雷达，基于ZYNQ构建，利用PL和PS软硬件协同工作的灵活性实现雷达自主可控、雷达2.4 Gb/s高速CSI2数据解析以及千兆以太网数据上传功能。

实验结果表明，该系统运行稳定，千兆以太网数据上传速率高达350 Mb/s，丢帧率为零，并且能满足实时性要求。

有效解决了已有采集系统成本高、体积大、功能单一、实时性差等问题，为自动驾驶、无人机避障、手势识别等应用提供了一套低成本、小体积、易操作的数据采集系统。

关键词：毫米波雷达; 高速数据采集; 数据解析; 数据上传; 雷达自主控制; 自动驾驶中图分类号： TN957⁃34; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文献标识码： A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文章编号：1004⁃373X（2019）16⁃0026⁃040; 引; 言随着世界各国的汽车安全标准、汽车电子化水平不断提高以及人们对驾驶安全需求不断增长，具备主动安全技术的ADAS系统呈现快速发展的势头，核心零部件的毫米波雷达市场需求也进入了快速上升通道[1⁃2]。

2017年5月16日，德州仪器（TI）全球同步发布了AWR和IWR两个系列毫米波雷达传感器，面向汽车领域和工业领域[3]。

其中，AWR1243主要应用于自适应巡航控制、高速公路自动驾驶。

目前，由于新一代毫米波雷达出现时间较短、技术复杂、雷达速率高等因素，毫米波雷达数据采集卡主要从国外进口。

市场上的数据采集卡存在成本高、体积大、不能实时传输、功能单一等问题。

此外，由于各方面因素，部分型号采集卡对国内处于禁售状态。

FMCW雷达系统及其前端数据采集模块设计

１防撞雷达系统方案的选择及原理
１１汽车防撞探测技术的比较与选择．
Ｃｎｉｕｕｖ）达防撞系统是降低事故率的重要ｏｔｏｓｎＷａｅ雷
主动安全手段。
目前汽车防撞探测主要是采用红外、声波、达超雷等一些测量方式＿。其中红外、光、４Ｊ激摄像头等光学技术价格低廉且技术简单，全天候工作效果不好；声但超
ｄｃｄｕｅ．ＫｅｗｏｄＦＣＷ；ｍｉｌｔｒｗａｅｒｄｒａｔｍｏｉｎｉｃｌｉｉｎｓｓｅ；ｐｅｍｐｉｃｔｎｙｒｓＭｌｉｅ・ｖａａ；ｕｏｂｌａｔ—ｏｌｏｙｔｍｍｅｅｓｒａｌａｉｉｆｏ
ａ叶弑２２第５第期０年２卷５１
ＥｌｃｒｎｃＳｉｅｔｏｉｃ．＆Ｔｅｈ／Ｍａ．１ｃ．ｙ５．２２０１
ＦＷ雷达系统及其前端数据采集模块设计ＭＣ
戚昊琛，解光军，张鉴
（合肥工业大学电子科学与应用物理学院，安徽合肥
ｓｓｅ．Ｔｈｅｅｏｍｅｔｆａｔｍｏｉｅａｔ—ｏｌｓｏｙｔｍｓｉｅｅｔｅｒｓｉｔｏｕｅｙｔｍｓｅｄｖｌｐｎｕｏｂｌｎｉｃｌｉｎｓｓｅｎｒｃｎａｓｉｎｒｄｃｄ．ＢａｅｎａＦＭＣＷｌｏｉｙｓｄｏｍｉ —
过连续波雷达。奔驰Ｓ系列、洲虎ＸＲ系列、迪美Ｋ奥

雷达数据采集回放系统的设计与实现

文章编号：０１９４２１）８０４ — ４１０ — ４（０００ —０７０９
雷达数据采集回放系统的设计与实现
刘魁ｔ颜学龙，国华，先洪，何张
（．１桂林电子科技大学电子Ｓ程学院，林５１０；．林长海发展有限责任公司技术中心，林５１０）－桂４０４２桂桂４Ｏ１
采集到的数据回放来验证数据处理的结果．样节这
数据采集技术是信号处理一个非常重要的环节，广泛应用于雷达、通信、测遥感等领域为了遥
ＥＳＩＡ和ＶＬ总线的数据采集．到总线带宽、制方受控
式和实现难易程度的制约．不能满足课题要求而ＰＩ总线以其峰值传输速率高达１２／（２ｉＣ３ＭＢｓ３ｂｔ．３ＭＨ）支持突发传输等突出的性能，为雷达数据３ｚ、成
ＤｅｅｏｍｅｔＣ．Ｌｄ，ＴｃｎｌｇｅｔｒＧｕｌ４０，ｈｎ）ｖｌｐｎｏ，ｔ．ｅｈｏｏｙＣｎｅ，ｉｎ５１０１Ｃｉａｉ
ＡｂｔａｔＡ２１ＭｂｓｄｔｃｕｓｉｎｓｓｅｂｓｄｏＣ９５ｓｄｓｇｅｏｍｅｔｔｅｎｅｓｏｉｈｓｅｄｒｄｒｓｒｃ：１ｘ０／ａａａｑｉｉｏｙｔｍａｅｎＰＩ０４ｉｅｉｎｄｔｅｈｅｄｆｈｇ — ｐｅａａｔｓｇｌｓｍｐｉｇｈｙｔｍａｃｉｖｕｔｉｅａａｒｔｓｇｅｔｒｔａ１０／ａｌｇＡＤａａｃｎｂａｅｉｎａａｌ．Ｔｅｓｓｅｃｎａｈｅｅｓｓｎｄｄｔａｅｒａｅｈｎ０ＭｂｓｓｍｐｉＣｄｔａｅｓｖｄｎａｎｏｈｓｃｒｎｒｎｆＴｄｔｈｏｕｅｉｌｎｏｓｙｎｔｉａｄａｄｔｓｍｅｏｔｅｃｍｐｔｒｓｍｕｔｅｕｌ，ｗｈｃｓｏｔｌｄｂｎＰｈｐａｓｄｔｅｖｌａａｉｈｉｃｎｒｌｙｏｅＦＧＡｃｉ．Ｐｓｅｈａｉｏｅ —

基于4G4平台的雷达信号处理机设计

时间为１９舻）。脉冲压缩运算采用频域处理，运算结
构是肿＋加窗（复数乘法）＋ＩＦ丌，ＦＦＴ的运算时间
可以表征脉压的运算时间，可以认为４Ｇ４处理模块单
片完成脉压的时间比１５２０１快约２０％。由于脉压系数也需存放在外部的ＤＤＲＳＤＲＡＭ中，因此还需要计
算读到脉压系数的时间，所以实际处理时间会有所增
加，采样率为２ＭＨｚ的ｌ０２４点脉冲压缩可以在１００
４Ｇ４处理模块由四片ＣＰＵ芯片ＭＰＣ７４４８和一片ＸｉｌｉｎｘＸＣ５Ｖ１１０Ｔ组成，接口符合ＶＰＸ总线规范，提供了较高的数据带宽和较强的处理性能，适用于雷达、声纳、信号处理等军事防御、航空系统。该模块结构见图ｌ。
图１４Ｇ４处理模块结构框图该模块具有以下技术特性：１）四片处理核心ＭＰＣ７４４８ＴＨＸｌ２６７ＮＤ，工作主
耘２０礴１０嚣年１１２２月矛
信息化研究
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
Ｄｅｃ．６２Ｍ０１０２．
Ｖ０１．３Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｚａｔｉｏｎ
基于４Ｇ４平台的雷达信号处理机设计
高媛媛
（南京电子技术研究所，江苏省南京市２１００３９）
摘要：本文基于４Ｇ４处理模块设计了一种雷达信号处理机。４Ｇ４处理模块以四片高性能ＦｒｅｅＳ— ｃａｌｅ公司Ｇ４芯片ＭＰＣ７４４８为核心处理器，并结合了一片Ｘｉｌｉｎｘ公司ＦＰＧＡ芯片ＸＣ５Ｖ１１０Ｔ。文中介绍了４Ｇ４处理模块的技术特性，并给出具体的软件设计和工程实现方案。基于４Ｇ４平台的信号处理机通过合理设计的ＶＰＸ总线互联结构、ＲｏｃｋｅｔｌＯ高速串行接口、以及新一代通用Ｇ４芯片来实现信号处理的全部功能。其处理速度快、支持ＶｘＷｏｒｋｓ实时操作系统。与传统的ＴＳ２０１平台相比，具有硬件结构体积小、程序易调试、可靠性和可维护性高的优点。

扇扫雷达视频采集与显控系统设计的开题报告

扇扫雷达视频采集与显控系统设计的开题报告一、课题背景扇扫雷达是一种广泛应用于军事、民用及科学研究领域的雷达系统，具有探测距离远，目标探测及跟踪快速等特点。

传统的扇扫雷达采用机械扫描方式，虽然具有可靠性高等优点，但是随着科技发展，机械扫描方式已经日趋老化，需要采用电子扫描的方式来提高雷达的性能。

二、课题目的为了满足现代战争及安全保障领域对雷达系统性能的要求，本课题旨在设计一种基于电子扫描的扇扫雷达视频采集与显控系统，以解决现有扇扫雷达采集广角视频的困难，并提高雷达的数据传输和控制能力。

三、研究内容本课题的研究内容主要包括以下三个方面：1. 扇扫雷达视频采集方案设计本课题将采用基于FPGA的高速A/D采集卡将扇扫雷达信号进行采集，并将采集到的广角视频以数字信号形式传输至显控系统。

2. 扇扫雷达显控系统设计本课题将采用嵌入式开发板作为扇扫雷达的显控系统，设计一个基于Linux操作系统的软件系统，实现扇扫雷达广角视频的实时处理、显示和保存等功能。

此外，本课题还将按照国际标准规范设计雷达控制界面，以方便用户操作。

3. 系统集成与测试在完成扇扫雷达视频采集和显控系统的设计后，本课题将进行集成测试，验证所设计的系统的性能指标是否符合要求，并进行相关性能测试，确保系统的可靠性和稳定性。

四、研究意义本课题的研究成果将可为科学研究、军事领域、民用领域等提供高性能、低成本的扇扫雷达系统，有效地提高雷达的数据传输和控制能力，具有重要的应用价值和实际意义。

五、总体研究方案1. 研究现有扇扫雷达技术及其发展趋势，了解电子扫描技术在扇扫雷达中的应用。

2. 设计基于FPGA的高速A/D采集卡，完成扇扫雷达信号采集和数字化处理。

3. 编写基于Linux操作系统的扇扫雷达显控系统，完成广角视频的实时处理、显示和保存等功能。

4. 进行系统集成与测试，验证系统的性能指标是否符合要求。

5. 总结研究成果，撰写毕业论文并进行答辩。

六、预期成果1. 扇扫雷达视频采集与显控系统硬件设计方案及原理图等设计文档。

基于CompactPCI总线的雷达信号采集系统及其设备驱动程序设计

基于CompactPCI总线的雷达信号采集系统及其设备驱动程序设计李鹏;赵文武;王国庆;张旭峰【摘要】首先给出一种基于CompactPCI总线的雷达信号采集系统体系结构和硬件设计,然后介绍针对这类数据采集电路的设备驱动程序的设计方法,着重讨论硬件访问、中断处理、DMA传输以及驱动程序和应用程序间的相互通信等4个方面的问题,并给出相应的解决方案.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2006(029)022【总页数】3页(P104-106)【关键词】雷达;数据采集;CompactPCI总线;驱动程序;WDM【作者】李鹏;赵文武;王国庆;张旭峰【作者单位】国防科学技术大学,空间电子信息技术研究所,湖南,长沙,410073;国防科学技术大学,空间电子信息技术研究所,湖南,长沙,410073;国防科学技术大学,空间电子信息技术研究所,湖南,长沙,410073;国防科学技术大学,空间电子信息技术研究所,湖南,长沙,410073【正文语种】中文【中图分类】TN957.511 引言由于采用数字化方式对信号进行处理具有灵活多样和稳定可靠等特点，在雷达、通信等应用领域，越来越多的电子系统使用数字信号处理系统，同时原来在视频上进行数字化的信号已经慢慢转变成在中频甚至射频上就直接进行数字化，这对数据采集系统提出了更高的要求，推动了高速数据采集系统的发展。

目前数据采集系统多是基于PCI总线，难以用于工作环境苛刻和性能要求较高的场合。

随着CompactPCI总线以其坚固性、可靠性、支持热插拔等优势在工业和军事控制领域的迅速发展应用，基于CompactPCI的数据采集系统的广泛使用已成必然。

开发基于CompactPCI总线的数据采集系统需要编写高效的设备驱动程序。

WDM是微软公司全新的驱动程序模式，支持即插即用、电源管理和WMI技术。

WDM以Windows NT 4.0的内部结构为基础，同时引入了Windows 9x的即插即用特性，为存在于Windows 2000操作系统中的设备驱动程序提供了一个统一的参考框架。

SAR高速数据采集系统设计与实现的开题报告

SAR高速数据采集系统设计与实现的开题报告一、选题背景SAR（Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达）是一种能够在任何天气、任何时间和任何日夜条件下获得地球表面图像信息的卫星遥感技术，因此在军事、航空、航天、地质、环保、城市规划等领域具有广泛的应用。

SAR系统需要采集巨量的雷达信号，这些信号需要在行进过程中被快速采集、处理和储存。

因此，设计一种高速数据采集系统是SAR系统发展的关键之一。

二、研究内容本论文旨在设计和实现一种高速数据采集系统，以实现对SAR系统中的雷达信号的快速采集和处理。

具体内容如下：1. 针对SAR系统中的信号特点，设计合适的数据采集方案，选择高速数据采集芯片和外围电路，实现数据的快速采集。

2. 设计信号处理算法，用于将采集到的复杂雷达信号转换为可视化的图像信息。

3. 构建针对信号处理算法的硬件加速器，优化信号处理速度。

4. 编写驱动程序和控制程序，使得整个系统的操作更加方便、高效。

三、研究方案本文拟采取如下研究方案：1. 针对SAR系统中的信号特点，分析设计合适的数据采集方案，选择高速数据采集芯片和外围电路，实现数据的快速采集。

2. 设计合适的信号处理算法，基于GPU等硬件平台，提高信号处理速度。

3. 构建硬件加速器，基于FPGA芯片实现信号处理算法的硬件加速，提高信号处理速度。

4. 实现驱动程序和控制程序，实现整个系统的控制、驱动和数据处理。

四、论文意义本论文的研究意义在于：1. 设计和实现一种高速数据采集系统，可以为SAR系统提供更加高效的信号采集和处理能力。

2. 通过信号处理算法和硬件加速器的优化，提高了信号处理速度，为SAR系统提供更加快速的数据处理能力。

3. 在实现驱动程序和控制程序的过程中，提高了整个系统的控制和驱动效率，保证了系统的稳定运行。

五、预期成果本论文的预期成果为：1. 设计和实现一种高速数据采集系统，实现对SAR系统中的雷达信号的快速采集和处理。

软件化雷达处理平台集成开发环境设计

软件化雷达处理平台集成开发环境设计软件化雷达处理平台集成开发环境设计一、引言随着雷达科技的不断发展，雷达系统被广泛应用于军事、民用和商业领域。

雷达处理平台是实现雷达系统的核心，它通过接收、处理和分析雷达信号，提供目标检测、跟踪和定位等功能。

随着雷达系统的复杂性和功能的增加，软件化雷达处理平台集成开发环境成为了必不可少的工具。

本文将介绍软件化雷达处理平台集成开发环境的设计原理和关键技术。

二、软件化雷达处理平台集成开发环境的设计原理1. 雷达处理平台的软件化架构传统雷达处理平台由硬件和专用软件构成，硬件包括处理器、存储器和外围设备等，而专用软件包括雷达信号处理算法和控制逻辑。

软件化雷达处理平台是在传统雷达处理平台基础上，借鉴计算机软件开发的思路，将雷达信号处理算法和控制逻辑以软件形式实现，使得雷达处理平台具有更高的灵活性和可扩展性。

软件化雷达处理平台集成开发环境的设计原理是基于软件工程的理论和方法，将各个功能模块进行模块化设计，通过标准化接口实现模块间的数据传输和通信。

2. 雷达信号处理算法的开发雷达信号处理算法是软件化雷达处理平台的核心，它负责对雷达接收到的信号进行分析和处理。

在软件化雷达处理平台集成开发环境中，雷达信号处理算法的开发需要通过集成开发环境提供的工具和库函数来实现。

首先，开发人员需要选择合适的开发语言和开发平台，例如C/C++和MATLAB等。

然后，根据雷达系统的需求和性能指标，设计和优化雷达信号处理算法，并通过集成开发环境提供的调试工具对算法进行调试和验证。

3. 雷达控制逻辑的开发雷达控制逻辑是软件化雷达处理平台的另一个重要组成部分，它负责控制雷达系统的各个模块的工作状态和时序。

在软件化雷达处理平台集成开发环境中，雷达控制逻辑的开发也需要通过集成开发环境提供的工具和库函数来实现。

开发人员需要根据雷达系统的功能需求和性能指标，设计和优化雷达控制逻辑，并通过集成开发环境提供的模拟器和仿真工具进行验证。

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ｂｆｅ。Ａｔｌｓ，ｐｐｉａｉｎｄｅｏｅｔｅｄｔａｄｔｅｄｓｌｙｒｄｒｉｇｕｆｒａｔａｌｔｏｃｄｈａａ，ｎｈｎ，ｉｐａａａｍａｅ．ＤｒｖｒｎＷｉｄｗｓａｉｕｃｉｅｓｏｎｏｎｄＬｎｘ
０引言
雷达是商船上一种十分重要的助航设备，它具有
达返回的物标都是静止不动的，与航行中的船舶差别
比较大，不利于受训人员的实际操作。在微电子技术不断发展的今天，用计算机系统使来开发航海雷达模拟器已成为可能。基于这种现状，国内外许多科学及研究机构纷纷开发出自己的雷达
关键词：雷达模拟器；平台；采集卡；驱动程序；用程序跨应
中图分类号：Ｕ６．２６５２文献标识码：Ａ文章编号：１７７４（００００９０ＤｏＩ１．４４ｊｉｎ１７７４．０００．２６２— ６９２１）６— ０７— ４：０３０／．ｓ．６２— ６９２１．６０３ｓ
Ｄｅｉｎｎｇｏａｒｓｍｕａｏｎａｔｒｔｖｌｔｏｍｓｇｉｆｒｄａｉｌｔｒｏｌｅｎａｉｅｐａｆｒ
ＹＥｈｎ— ｈＳａｃｕ，ＬＩＳａ－ｉｈｏｗｅ
（ｒｈｎｒｅＣｌｇｈｎｈｉｒｉｉｅｓｙＳａｇａ０１５，ｈｎ）ＭｅｃａｔＭａｉｏｌｅＳａｇａｉｍｅＵｎｖｒｉ，ｈｎｈｉ２０３ＣｉａｎｅＭａｔｔ
Ａｂｔａｔ：Ａｉｄｏｓｇｉｇｍｅｈｄｏａｉａｉｎｒｄｒｓｍｕａｏｎｃｏｓｐｌｔｏｍｓｉｔｏｃｄｓｒｃｋｎｆｄｅｉｎｎｔｏｆｎｖｇｔｏａａｉｌｔｒｏｒｓ — ａｆｒｉｎｒｄｕｅ．ＴｈａａｉｕａｏｉｈｅｉｎｉｈｉｙｃｕｄｒｎｎｂｏｈｅｒｄｒｓｍｌｔｒｗｈｃｄｓｇｓｎｔｓｗａｏｌｕｏｔＷｉｄｗｓｎＬｎｘｐｒｔｇｓｓｅ，ｎｏａｄｉｕｏｅａｉｙｔｍｎ
ｇｔａａｉｎｌｔｕｆｒｏａｄ；ｒｖｒｍｏｅｔｅｒｄｒｄｔｉｂｆｅｎａｄｔａｐｉａｉｎｐｏｒｍｅｓｒｄｒｓｇａｏｂｆｅｎｃｒｄｉｅｖｓｈａａａａｎｕｆｒｏｃｒｏｐｌｃｔｏｒｇａ
摘要：介绍一种跨平台航海雷达模拟器设计方案。利用本方案，得设计的航海雷达模拟器可在Ｗｉｏｓ使ｎｗｄ
和Ｌｎｘ作系统下运行，且做到在２种平台下的应用程序代码源码级兼容。雷达模拟器可分为雷达信号采集卡、ｉｕ操并驱动程序及应用程序３部分。采集卡使用ＰＩ口，Ｃ接负责将雷达信号采集到计算机中；动程序将采集卡在缓冲区中驱采集到的雷达数据复制到应用程序缓冲区中；用程序则将应用程序缓冲区中的数据进行解码并在屏幕上显示。驱应动程序分别在ＷｉｏｓＬｎｘ作系统下独立完成；用程序则使用Ｑ进行开发。ｎｗ和ｉ操ｄｕ应ｌ
ａｅｄｖｌｅｅｐｃｖｌ，ｐｌａｉｒｇａｅｉｎｄｗｔｅｔｏＱ．ｒｅｅｏｄｒｓｅｔｅａｐｉｔｎｐｏｒｍｉｄｓｅｉｔｌｔｐｉｙｃｏｓｇｈｈｏ
Ｋｅｒ：ｒｄｒｓｍｕａｏ；ｒｓ－ｌｔｏｍ；ａｈｒｎａｄ；ｒｖｒ；ｐｌｃｔｏｙｗｏｄｓａａｉｌｔｒｃｏｓｐａｆｒｇｔｅｉｇｃｒｄｉｅａｐｉａｉｎ
ｆｒｈｒｏｅ，ｏｒｅｏｐｌｃｔｏｒｇａｉｏａｉｌｎｔｅｔｌｔｏｍｓＴｈｒｒｈｅｓｅｔ：ａａｕｔｅｍｒｓｕｃｆａｐｉａｉｎｐｏｒｍｓｃｍｐｔｂｅｏｈｗｏｐａｆｒ．ｅｅａｅｔｒｅａｐｃｓｒｄｒ
第３２卷第６期
２１００Hale Waihona Puke ６月舰船科
学
技
术
Ｖｏ．２，Ｎｏ６１３．
ＳＩＨＰＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｊｎ．，２０ｕ０１
跨平台雷达信号采集系统设计
叶善初，李少伟
（上海海事大学商船学院，海２０３）上０１５
ｓｇｌｇｔｅｉｇｃｒｄｉｅｏｒｍｎｐｉａｉｎｓｆｗａｅ．ＴｈａｈｒｎａｄｗｈｉｈｂａｅｎＰＣＩｂｓｉｎａａｈｒｎａｄ，ｒｖｒｐｒｇａａｄａｐｌｔｏｏｔｒｃｅｇｔｅｉｇｃｒｃｓｄｏｕ，