基于FPGA的激光多普勒测速雷达的数字信号处理

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航天器在着陆过程中需要获知速度信息,因此它需要配备一种速度测量仪器,而太空任务的特殊性对测速仪器提出了严格的要求。激光多普勒测速雷达是一种利用光的多普勒效应进行速度测量的仪器。它发射激光照射到物体,然后接收物体散射后带有多普勒频移的回波,通过提取多普勒频移便可以获取雷达和物体的相对速度。这种雷达测速精度高、动态范围大、实时性好,可以非接触测量,适合用于航天任务。   目前,激光多普勒测速雷达的数字信号处理主要采用DSP来实现,然而DSP的处理能力有限,需要减少采样点数并且配合使用频谱细化、校正等处理来同时满足实时性和精度要求,算法复杂度较大。FPGA最早于上世纪八十年代出现,它作为一种新型可编程器件,具有功耗低、集成度高、并行性强、设计灵活等特点,可用于完成高速海量数据运算。   论文主要研究了利用FPGA实现激光多普勒测速雷达的数字信号处理。针对某航天项目激光多普勒测速雷达的技术指标和信号特点,论文提出了2倍抽取、FFT、频域积累和峰值检测等处理方法,并利用FPGA进行了实现。   整个设计不仅对各个模块进行了单独的仿真测试,而且还下载到信号处理板上,进行了单板测试、实验室和外场整机实验,所有测试表明,设计的运算精度高、实时性强。
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