跨平台雷达信号采集系统设计

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。

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。

新智慧车用雷达系统设计方案智慧车用雷达系统设计方案智能车辆通过自主感知周围环境，包括道路状况、交通情况等，是实现自动驾驶的重要组成部分。

而雷达作为一种常用的感知技术，可以提供高精度、长距离、全天候的环境感知能力，因此是智能车辆的关键传感器之一。

以下是一个智慧车用雷达系统设计方案的详细介绍。

一、系统组成：1. 雷达传感器：选择合适的雷达传感器，如毫米波雷达或激光雷达，并考虑到成本、功耗、尺寸和性能等因素。

2. 处理器：为了对雷达数据进行实时处理和分析，需要一个高性能的处理器，可以选择嵌入式处理器或图像信号处理器等。

3. 算法和软件：开发相应的雷达感知算法，用于目标检测、跟踪和环境建模等，并编写软件程序实现相关功能。

4. 数据通信：将处理后的雷达数据传输到其他部件，如控制单元或决策算法模块等，可以使用有线或无线通信方式。

5. 配套设备：根据实际需要，可能需要其他设备如雷达支架、螺丝、电缆等。

二、系统功能：1. 环境感知：雷达系统通过发射和接收电磁波，可以对周围环境进行感知，包括道路、障碍物、车辆等。

通过精确测量距离和速度，可以提供准确的环境信息。

2. 目标检测：根据雷达返回的数据，可以使用相关算法对目标进行检测。

常见的目标包括车辆、行人、自行车等。

通过实时的目标检测，可以为智能车辆提供周围环境的全景视图。

3. 路径规划：通过对雷达数据的分析和处理，可以建立周围环境的地图。

基于这个地图，智能车辆可以确定最佳路径规划，以避开障碍物和优化行驶路线。

4. 碰撞预警：当雷达系统检测到潜在的碰撞风险时，可以通过通信系统发送警报信号，以提醒驾驶员或自动控制系统避免发生碰撞。

5. 自动泊车：通过雷达系统提供的环境感知能力，智能车辆可以实现自动泊车功能，准确地将车辆停放在指定位置。

三、系统性能指标：1. 精度：雷达系统需要具备高精度的距离测量能力，以便准确地感知周围环境。

2. 可靠性：智能车辆的安全性依赖于雷达系统的可靠性。

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【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2016(039)003【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.【总页数】5页(P639-643)【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【相关文献】1.基于FPGA的超高速雷达信号实时采集存储系统 [J], 宋杰;何友;唐小明2.基于FPGA高速视频图像实时采集与处理系统设计 [J], 田杰;王广龙;乔中涛;高凤岐3.雷达视频回波信号的实时采集、显示与存储系统 [J], 宋杰;何友;唐小明;邱军海4.基于FPGA的彩色图像实时采集显示系统设计 [J], 徐成强;何小海;卿粼波;吴小强5.基于LabVIEW的高速图像实时采集显示系统设计 [J], 刘明;张保贵;张原野;袁远因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

LFMCW雷达的差频信号采集系统设计王斯盾;涂亚庆;牟泽龙;闫隆基;刘鹏【摘要】Beat signal acquisition system is one of the core components of linear frequency modulated continuous wave(LFMCW) radar.A LFMCW radar beat signal acquisition system based on C8051F120 is designed and implemented for a new LFMCW radar sensor,which includes modulation signal generation module,beat signal acquisition module and serial communication module.It can complete the functions such as the generation of nonlinear correction of the sawtooth wave modulation signal;radar beat signal acquisition and build a second-order active bandpass filter for amplification;sending beat signal to the host computer and so on.The experimental results verify the effectiveness of the LFMCW radar beat signal acquisition system.%差频信号采集系统是线性调频连续波(LFMCW)雷达的核心部件之一.针对国产某新型LFMCW雷达传感器,设计并实现了基于C8051F120的LFMCW雷达差频信号采集系统,包括调制信号产生模块、差频信号采集模块以及串口通信模块.主要实现的功能有:产生非线性校正后的锯齿波调制信号;采集雷达差频信号并搭建二阶有源带通滤波器进行放大滤波;发送差频信号至上位机等.实验验证了LFMCW雷达差频信号采集系统的有效性.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2017(036)007【总页数】4页(P93-95,99)【关键词】线性调频连续波雷达;差频信号;采集系统;C8051F120【作者】王斯盾;涂亚庆;牟泽龙;闫隆基;刘鹏【作者单位】后勤工程学院后勤信息与军事物流工程系,重庆401311;后勤工程学院后勤信息与军事物流工程系,重庆401311;后勤工程学院后勤信息与军事物流工程系,重庆401311;后勤工程学院后勤信息与军事物流工程系,重庆401311;后勤工程学院后勤信息与军事物流工程系,重庆401311【正文语种】中文【中图分类】TP274线性调频连续波(linear frequency modulated continuous wave，LFMCW)雷达具有时宽带宽积大、最小测量距离近、测量精度高，受自然环境因素影响小等特性。

37科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 信 息 技 术数据采集系统的历史较为悠久,近年来,随着电子工业的发展,便携式数据采集系统产品层出不穷。

根据不同的采集信号,有不同的设计产品。

雷达接口信号采集系统由于待采集信号的复杂性和未知性,其设计更为复杂。

1 数据采集产品现状一般数据采集系统会按照其总线的不同而分类。

常用的总线有以下几种:ISA、P CI 、U S B 、P C 104、C A N 。

其中U S B 总线的产品凭借其极高的传输速率和便携性,在市场上占有重要的地位。

U SB 总线便携式数据采集系统产品的设计原理一般比较简单,一种比较典型的设计是,设计者使用Cypress公司的USB2.0控制器C Y 7C 68013来控制M a x i m 公司的M A X 1312采样数模转换芯片。

这样把由MAX1312采集的数据直接通过USB控制器向上位机发送。

设计框图如图1所示。

该数据采集系统只能实现较简单的数据采集功能,不具备功能扩展性。

2 基于嵌入式系统的数据采集系统现状近年来,不少人投入到基于嵌入式系统的数据采集系统的研究开发中,开发的成果也相当丰富。

按照是否使用A R M 将基于嵌入式开发平台的数据采集系统分为非基于AR M和基于A R M 两类。

2.1非基于A R M 嵌入式平台的数据采集系统非A R M 嵌入式平台的数据采集系统一般都采用单片机作为其控制核心。

结构一般包括选路控制器、A D 转换、单片机等几个部分。

不使用AR M的数据采集系统,其功能受到单片机功能的限制,采样速率有限,存储空间较小,不能满足高速大容量采样的需求,更不可能在仪器上运行分析软件,从而摆脱电脑独立工作。

某些基于单片机的数据采集系统也只能完成最简单的数据采集功能,而没有进行特殊应用的扩展,其功能甚至不如某些公司非嵌入式系统的US B 采集卡。

基于CPLD和DSP的雷达信号数字采集接口模块设计
罗军;孙海善;魏家祥;曾浩
【期刊名称】《电讯技术》
【年(卷),期】2006(46)5
【摘要】介绍了一种采用CPLD复杂可编程逻辑器件M4A5-128/64和DSP数字信号处理器TMS320VC5402实现的雷达信号数字采集接口模块,对所用主要器件的功能和特性进行了简要说明;讨论了雷达触发信号、船首信号的电平变换电路及视频信号的A/D 变换电路,并重点讨论了实现雷达信号数字采集接口设计中CPLD 逻辑设计和DSP软件设计.
【总页数】5页(P136-140)
【作者】罗军;孙海善;魏家祥;曾浩
【作者单位】海军装备研究院,北京,100731;北海舰队指挥所,山东,青岛,266017;海军装备研究院,北京,100731;海军装备研究院,北京,100731
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.52
【相关文献】
1.基于CPLD与DSP的多路信号采集器的设计 [J], 柳波
2.一种基于CPLD+DSP的信号采集与处理系统设计 [J], 刘亚兵;卢刚;李声晋;李东松
3.基于DSP和CPLD的雷达模拟信号源设计 [J], 王磊;杨峰
4.基于DSP和CPLD的光纤陀螺信号采集系统设计 [J], 陶世芳
5.基于DSP的雷达视频信号数字采集与检测 [J], 孙海善
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