雷达视频信号高速采集

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。

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。

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。

基于FPGA的雷达信号高速实时采集和显示系统设计孙玉梅;张彦飞;王美春;王选诚【摘要】雷达回波采集的目的是为雷达数据处理和目标检测、定位、跟踪做必要的准备。

本系统采用带有RAID适配卡的工控机作雷达视频回波采集的主控设备，设计了基于FPGA的雷达信号高速采集卡。

利用FPGA内部双口RAM的乒乓切换与缓冲区环行存储技术保证了连续采集。

采用数据抽取、坐标查表映射等技术在微机显示器上以PPI（平面位置）方式进行实时显示。

试验结果表明本系统能够对每秒50万点的雷达回波信号进行实时高速连续采集、存储和实时显示。

%The aim of radar signals acquisition is to prepare for radar data processing,target detection,ranging and tracking. The system employs a microcomputer with a RAID card as the acquisition control equipment. A high speed,FPGA-based radar signals acquisition card is designed. The system uses dual-port RAM in FPGA and buffer storage to provide continuous acquisition,and data selection,coordinate inquiry-list mapping technique to imple⁃ment real-time PPI display on microcomputer monitor. Test result shows that the system can collect,store and real-time display radar signals at a speed of 500 thousands data-sets per second.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2016(039)003【总页数】5页(P639-643)【关键词】雷达;信号;数据采集;FPGA【作者】孙玉梅;张彦飞;王美春;王选诚【作者单位】烟台南山学院东海校区电气与电子工程系，山东烟台265713;烟台南山学院东海校区电气与电子工程系，山东烟台265713;烟台南山学院东海校区电气与电子工程系，山东烟台265713;烟台南山学院东海校区电气与电子工程系，山东烟台265713【正文语种】中文【中图分类】TN957.51现代雷达信号处理需要现场采集大量的雷达视频回波数据，以分析和研究目标回波信号的各种特性为目标的信息提取和处理提供依据［1］。

浅析高速数据采集卡在雷达信号采集和分析中的使用情况摘要:随着科技在不断的发展,电力事业也在高速的发展,在当今数据采集信息的时代中,数据采集速率也得到了飞速发展,采用的A/D 采样率已经达到了10GS/s,并且通过了A/D采样在中频对雷达进行信号的安全处理,本文主要对PCI总线技术的数据采集卡,在雷达回波信号的采集和储存中进行详细的分析,全面了解了使用状况。

关键词:高速数据采集卡PCI总线技术雷达信号采集在现代数字化技术发展的进程中,针对现代雷达技术的应用,将信号处理技术作为目标以及识别雷达成像的核心技术,因此,在雷达信号采集中需要对回波信号进行实时的信号采集,然后再计算机信息技术的应用中对数字信号进行处理,了解信号采集的使用状况,因此为了满足雷达试验的要求,在信号采集中需要设计一个雷达信号高速大容量数据采集分析系统,提高触发功能,在硬件和软件的结合使用中,将高速数据采集卡和硬件阵列控制进行有效的组合,最终实现数据的高速采集和使用。

在本文主要是基于PCI总线的双通道数据采集系统中,在利用高速数据采集卡进行实时的雷达信号采集,最终保持将采集到的信号数据做准确的记录,在计算机硬件的使用中,能够为地面非实时成像处理提供有效的应用。

1 PCI总线技术在采用PCI总线技术中,该系统的特点是:小型化、连接方便、操作比简单、记录的时间相对比较长、采样率高、数据传输率高、动态范围大以及在数据信号的采集中使用的是I\Q正交双通道采集的方式,这种采集模式完全符合高速大容量的雷达数据采集要求,能够满足雷达信号采集的使用效率。

2 雷达信号采集系统的工作原理在本文选用的是高速信号采集,其数据采集系统的硬件部分主要是由主机进行控制以及12位、双通道、50 MS/s的采样率数据卡进行的,在数据的采集过程中,通过同轴电缆将接收机I、Q通道的雷达回波信号连接到采集卡的GH1\CH2中,将雷达系统的同步脉冲作为采集卡的外同步信号,这样来控制数据采集的同步进行,在该系统的采集中主要利用的是软件数据控制采集卡正常工作,最终使得数据的采集自动完成,并且将采集到的数据记录在硬盘上,最终生成二进制数据文件,对这些采集的数据进行后期分析。

基于AD9680的高速多通道采样板设计作者：李芾来源：《数字技术与应用》2019年第03期摘要：本文设计了一种基于AD9680的高速多通道采样板，通过AD采集雷达信号，将雷达信号通过FPGA存储在DDR3中，FPGA可以调用DDR3中数据进行数据处理，同时采样数据及处理完成数据可以通过光纤接口导出到外部存储设备。

AD9680采样速率可高达1GHz，支持高达2GHz的中频信号采样，可以满足大多数采样需求。

关键词：AD9680;JESD204B;FPGA中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）03-0178-020 引言AD9680是ADI公司出品的一款14bits双通道模数转换器，采样率1GSPS，支持高达2GHz带宽的模拟中频信号采样。

AD9680使用JESD204B接口协议，通道数据速率高达12.5Gbps。

JESD204B接口协议减少引脚数量，进而减少封装尺寸，降低布局布线复杂度，另一方面，ADC引脚数量大幅度降低，相应FPGA的引脚数量也将锐减，进而降低电路板设计的难度和成本。

1 系统组成及功能描述该采样板以1片Ku系列的FPGA为处理核心，外挂2组DDR3进行数据缓存。

3片高速AD9680，实现6通道信号采样。

在系统中，FPGA控制时钟芯片HMC7043产生SYSREF信号，发送到各个AD芯片，控制多片AD芯片同步。

在系统内部，AD芯片接收微波组件发送的模拟信号，完成模数转换，并在芯片内部完成可配置数字下变频后通过JESD204B传输到FPGA，在FPGA内部完成数据处理。

处理完成数据通过光纤传输到外部存储设备及通过底板GTX接口发出，同时作为备用方案，采样原始数据可以通过光纤导出。

系统框图如图1所示。

2 核心因素2.1 AD9680的多通道同步为满足AD9680的多通道同步性能，首先要保证进入AD芯片各个通道的系统采样时钟同源且满足相位一致的要求，其次系统采样时钟与SYSREF信号需要满足AD9680的建立时间和保持时间。

基于RFSoC的脉冲雷达采集与测量系统设计与实现
孟翔麒;汪兴海;薛伟;陈小龙
【期刊名称】《太赫兹科学与电子信息学报》
【年(卷),期】2024(22)2
【摘要】探讨射频系统级芯片(RFSoC)在脉冲雷达系统设计中的应用,设计实现一个具有高性能数模混合信号处理能力的雷达测距系统。

采用IW-RFSoC-49DR高性能RFSoC开发板(包括背景干扰滤除算法的设计),测试环境设置在空间狭窄、多金属设备干扰的实验室内。

实验结果显示,在未经处理的复杂室内环境中,实验数据受到显著干扰;实现背景干扰滤除算法后,频谱图的显示分辨能力得到显著提升。

随着测试目标距离由3 m提高至12 m,测距误差值从53 cm降低至5 cm。

RFSoC 技术在脉冲雷达系统设计中展现出显著优势,实现了高集成度低功耗设计,为后续基于RFSoC设计便携式雷达打下了基础。

【总页数】8页(P114-121)
【作者】孟翔麒;汪兴海;薛伟;陈小龙
【作者单位】哈尔滨工程大学烟台研究院;海军航空大学航空作战勤务学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN957
【相关文献】
1.基于单片机的多路信号采集测量系统设计与实现
2.单脉冲雷达并行高速数据采集系统设计
3.相参脉冲雷达中频信号通用采集系统设计
4.基于FPGA的单脉冲雷达
信号预处理系统设计与实现5.基于RFSoC芯片的多路射频信号记录回放系统设计与应用
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光通信中高速音频采集系统硬件设计摘要:本文应用数字复用的相关技术,根据无线激光通信系统的基本原理,给出了光通信中高速采集数字音频信号系统的设计方案。

关键词:光通信音频采集时分复用在通信系统运行时,为了扩大传输容量和提高传输效率,就需要把若干中低速数字信号合并成为一个高速数字信号以便在高速信道中传输,传到对方后再分离还原为各个中低速数字信号。

数字复用就是实现两个或两个以上的分支数字信号按时分复用方式汇接成为单一的复合数字信号,这个过程则为数字复用。

本系统就是应用数字复用相关技术实现这种多路大容量数字信号的采集与传输。

1 高速音频采集与恢复系统的总体设计本设计采用了对音频数据流先时分复用的以面积换取速度的设计思路实现了最高达600Mb/s的处理能力。

整个系统的硬件结构如图1所示。

该系统可完成语音信息的采集与传送。

信源是所传递信息的产生地,信号可能是模拟的,也可能是数字的。

信源编码器负责把信源发出的信息转换成数字形式的信息序列。

主要包括模拟/数字(A/D)变换和压缩编码处理,用于提高系统的有效性。

编码后的信号加载到调制器上,调制器的激励电流就随信号的变化规律而变化;通过激光器调制、驱动电路对激光器进行直接光强度调制后,驱动半导体激光器发光;最后经过光学天线变换成发散角很小的己调光束向空间发射出去。

本文主要介绍音频的采集与激光传输部分。

1.1 系统设计原理及实现以CPLD产品之一EPM240T100C5为控制核心,控制模/数转换电路,可完成32位高速同步A/D转换。

图2为A/D转换电路相关的系统外围电路框图。

外部模拟输入通过调理电路后,CPLD控制多路切换器选通某一路信号送入A/D转换器转换部分,并/串转换部分采用HDMP1023芯片。

1.1.1 A/D模块本模块用到了音频功率放大芯片LM353芯片对音频信号做输入放大。

系统采用CS5340CZZ音频A/D转换芯片。

该芯片可执行采样,模/数转换和抗混叠滤波功能。

高速模块化数字化雷达信号的采集与分析使用短占空比，多种调制类型和关键定时的脉冲波形的雷达信号需要提供高带宽，成比例的采样率，长内存和快速数据传输的测量系统。

高速模块化数字化仪是采集和处理雷达信号的理想选择，并为这些测量提供了多项优势。

它们提供了高带宽，长采集内存以及特殊的采集模式以最大程度地利用内存，这些紧凑型仪器提供了高速测量和高精度分析。

本文将重点介绍使用高速模块化数字化仪进行雷达系统测量的一些优势。

雷达系统依赖于脉冲调制射频（RF）载波，通常包括频率，相位和复数调制。

测量仪器的作用是以最大可能的保真度获取这些脉冲波形并测量关键参数。

如图1中的雷达信号，这是一个基本脉冲调制的1GHzRF载波。

图1：采集基本的脉冲RF雷达信号，以及执行简单的RMS波形检测以测量信号包络上的关键定时参数的步骤。

图1顶部轨迹中的信号是在SpectrumInstrumentation模型上获取的M4i.2234-x8。

这是一个基于PCIExpress的四通道8位数字转换器，1.5GHz带宽，最大采样率5GS/s。

此带宽和采样率与直接采集VHF和较低UHF雷达以及许多较高频率雷达的中频兼容。

该数字化仪包括4GS采集内存。

一个4GS的内存可以以5GS/s的最大采样率获取800ms的数据。

这为长时间的采集提供了良好的时间分辨率，有助于解释相位或频率调制信号。

在此示例中，数字化仪用2.5MS以5GS/s的最大采样速率获取了500µs数据。

本例仅使用超过8000的全部内存就获得了五个脉冲。

可获取类似脉冲Spectrum Instrumentation的SBench6是用于查看数字化仪数据的软件。

它是配置，控制和查看数字化仪数据的一种方式，它还包括用于测量和分析所采集波形的内置工具。

例如，用频率测量来测量信号的载波频率，结果在图左侧的信息窗格中显示为1.000GHz。

SBench6还有许多数值分析工具，包括快速傅立叶变换（FFT）和有限脉冲响应（FIR）滤波。

基于9223模块超宽带雷达回波信号实时采集系统的设计与实现张延波;王忠民;徐文青;杨秀蔚【摘要】According to the acquisition requirements of the ultra-wide band radar echo signal ,this paper introduces on IF echo signal acquisition system based on the 9223.Firstly,this system ob-tains IF echo signal through the mixing processing of the radar echo signal and the local oscillator signal.Secondly,the 9223 acquisition module completes the four channel signal synchronous ac-quisition and the acquisition data is transmitted to computer by stly,the system gives 1 meter and 2 meters of target echo signal behind the concrete wall (wall thickness12cm)accord-ing to the data sampling process.The test result show that the system effectively avoids the diffi-culty of implementing ultra-wide band radar direct sampling and the echo signal can effectively distinguish the target peak.This system meets the demand of the ultra-wide band data acquisi-tion.%针对超宽带探测雷达回波的采集要求，设计了一种基于9223采集模块的回波信号中频信号采集系统。