基于软件无线电的引信技术研究
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摘要
本文结合软件无线电理论的设计思想，提出了基于软件无线电的水中兵器引信系统的共享软、硬件的技术方案，进行了硬件系统设计与实现，并在硬件平台上完成了自适应门限CFAR检测技术的研究。
作者在论文中所做的工作和创新点主要包括以下几个方面：
1．提出了基于软件无线电的水中兵器引信系统的共享软、硬件技术方案，建立了系统软、硬件模型。
2．设计并实现了信号接收平台、数字信号处理平台，采用了单片机+DSP主从CPU的结构，提高了系统性能。
3．研究了Welch法功率谱估计和2 1/2维谱估计的检测技术，给出了不同信噪比下的检测结果，确定了系统采用的信号处理方法。
4．研究了自适应门限CFAR检测技术，完成了自适应门限CFAR检测算法的软件检测模块。
A novel technique scheme of software and hardware communion in underwater weapon fuse system based on Software Radio conception is presented, along with hardware system design and realization. The research on adaptive threshold of constant false alarm rate(CFAR) detection technique is carried out in hardware.
The main contributions in this thesis are as follow:
1. Hardware and software communion technique scheme on the basis of Software Radio conception is proposed, the corresponding system model is built.
2. The signal-receiving and digital signal processing hardware are designed and completed, which adopt the master-slave CPU structure composed of microcomputer unit(MCU) and DSP, So the system performance is improved.
3. Two detection algorithms such as Welch's spectrum estimation and
2--dimensional spectrum method are studied and detection results under
different ratios of signal to noise(SNR) are calculated.
4. A software module based on adaptive threshold of CFAR detection algorithm is completed.
作者在论文中所做的工作和创新点主要包括以下几个方面：
1．提出了基于软件无线电的水中兵器引信系统的共享软、硬件技术方案，建立了系统软、硬件模型。
2．设计并实现了信号接收平台、数字信号处理平台，采用了单片机+DSP主从CPU的结构，提高了系统性能。
3．研究了Welch法功率谱估计和2 1/2维谱估计的检测技术，给出了不同信噪比下的检测结果，确定了系统采用的信号处理方法。
4．研究了自适应门限CFAR检测技术，完成了自适应门限CFAR检测算法的软件检测模块。
A novel technique scheme of software and hardware communion in underwater weapon fuse system based on Software Radio conception is presented, along with hardware system design and realization. The research on adaptive threshold of constant false alarm rate(CFAR) detection technique is carried out in hardware.
The main contributions in this thesis are as follow:
1. Hardware and software communion technique scheme on the basis of Software Radio conception is proposed, the corresponding system model is built.
2. The signal-receiving and digital signal processing hardware are designed and completed, which adopt the master-slave CPU structure composed of microcomputer unit(MCU) and DSP, So the system performance is improved.
3. Two detection algorithms such as Welch's spectrum estimation and
2--dimensional spectrum method are studied and detection results under
different ratios of signal to noise(SNR) are calculated.
4. A software module based on adaptive threshold of CFAR detection algorithm is completed.
引文
1．杨小牛、楼才义、徐建良，软件无线电原理与应用，北京：电子工业出版社，2001
2．钮心忻、杨义先，软件无线电技术与应用，北京：北京邮电大学出版社，2000
3．胡广书，数字信号处理—理论、算法与实现，北京：清华大学出版社，1997
4．田琬逸，信号检测与估值，西安：西北工业大学出版社，1990
5．戴明桢、周建江，TMS320C54x DSP结构、原理及应用，北京：北京航空航天大学出版社，2001
6．汪安民，TMS320C54xx DSP实用技术，北京：清华大学出版社，2002
7．彭启錝等，DSP与实时信号处理，西安：电子科技大学出版社，1995
8．刘伯胜、雷家煜，水声学原理，哈尔滨：哈尔滨船舶工程学院出版社，1993
9．相敬林、王海燕，微弱信号检测与近感技术，西安：西北工业大学，1993
10．梁宏，软件无线电技术在军事上的应用评述，电讯技术，2001年第1期
11．徐永胜，国外军用软件无线电的发展现状，电讯技术，2001年第3期
12．陈鹏举、陈旭等，软件无线电全景侦察技术，舰船电子对抗，2001年第4期
13．齐崇英、陈西安，软件无线电技术在防空C~3I系统中的应用，空军工程大学学报(自然科学版)，2(4)：40～42，2001
14．刘强，软件无线电原理与实现，通信与计算机，1999
15．聂明新，软件无线电技术在船舶通信中的应用研究，交通科技，2001年第4期
16．杨涛等，软件无线电发展综述，电信科学，2001年11期
17. Melvin J Hinich, David Marandino, Edmund J Sullivan. Bispectrum of ship-radiatednoise. J.Acoust. Soc.Am. 1989; 85(4):1512-1517
18．张歆，基于声场模型的水声通信特性与系统设计的研究，西北工业大学博士学位论文，2000
19. R.Coates,Underwater acoustic communications,Proc. IEEE Oceans'93
Conf.,420～425,1993
20．宋万杰，CPLD技术及其应用，西安：西安电子科技大学出版社，1999
21．孙肖子等，电子线路基础，西安：西安电子科技大学出版社，1994
22．阿瑟·B·威廉斯，电子滤波器设计手册，北京：电子工业出版社，1986
23．何立民，单片机应用系统设计系统配置与接口技术，北京：北京航空航天大学出版社，1995
24．孙涵芳，MCS-51／96系列单片机原理及应用，北京：北京航空航天大学出版社，1988
25．程刚等，水中远程遥控装置检测系统技术参数分析，探测与控制学报，22(3)：60～64，2000
26．程刚等，水中远程遥控装置接收系统技术参数分析，探测与控制学报，22(2)：51～54，2000
27．胡兰芳，一种用D／A转换器构成的程控增益放大器，四川教育学院学报，17(7)：66～67，2001
28．张贤达，现代信号处理，北京：清华大学出版社，1995
29．张贤达，时间序列分析—高阶统计量方法，北京：清华大学出版社，1996
30．朱燕堂，赵选民，徐伟，应用概率统计方法，西安：西北工业大学出版社，1997
31．卢定庆，杂波经DFT后其频谱的统计分布的研究，四川大学，1980
32．戴树荪，数字技术在雷达中的应用，北京：国防工业出版社，1981
33．张慧燕，吴顺军，自适应门限下杂波恒虚警算法，西安电子科技大学学报(自然科学版)，27(1)：105～109，2000
34．张良，保铮，廖桂生，基于时空自适应处理的恒虚警检测算法研究，西安电子科技大学学报(自然科学版)27(3)：265～269，2000
35. Melvin J. Hinich, Detecting a Transient Signal by Bispectral Analysis, IEEE Transaction on Acoustics, Speech, and Signal Processing, 38(7): 1277-1283, 1990
36. Javier R. Fonollosa. Wigner Higher Order Moment Spectra: Definition, Properties,Computation and Application to transient Signal Analysis. IEEE Transaction on
Signal Processing, 41(1): 245-265, 1993
37．张严，王树勋，非线性耦合切片谱分析方法，电子学报，26(10)：104-109，1998
38．李志华，功率谱估计在微弱信号检测中的应用，大连海事大学学报，24(1)：102～104，1998
39. 4th-and 8th-Order Continuous-Time Active Filters, Maxim Intergrater Products
40. TMS320VC5409 Fixed-Point Digital Signal Processor, TEXAS Instrument
41．薛定宇，科学运算语言MATLAB5.3程序设计与应用，北京：清华大学出版社，2000
42. Bains R. The DSP bottleneck. IEEE Communication Maganize, 33(5): 46-55, 1995
43. TMS320C54X DSP LIBRARY, Literature number SPRA480A TEXAS Instruments
44. TMS320C54X DSP Reference Set, Volume 1: CPU and Peripherals Literature number SPRU131, TEXAS Instruments
45. TMS320C54X DSP Reference Set, Volume 2: Mnemonic Instruction Set Literature number SPRU172, TEXAS Instruments
46. TMS320C54X DSP Reference Set, Volume 4: Applications Guide Literature number SPRU173, TEXAS Instruments
47. TMS320C54X Assembly Language Tools User's Guide Literature number SPRU102,TEXAS Instruments
48. The TMS320C54x DSP HPI and PC Parallel Port Interface Literature number SPRA 151, TEXAS Instruments
49. TMS320VC5409 and TMS320UC5409 Boot loader Literature number SPRA618,TEXAS Instruments
50. Code Composer Studio User Guide Literature number SPRU328b, TEXAS Instruments
51. TMS320C54x Code Composer Studio Tutorial Literature number SPRU32c, TEXAS Instruments
2．钮心忻、杨义先，软件无线电技术与应用，北京：北京邮电大学出版社，2000
3．胡广书，数字信号处理—理论、算法与实现，北京：清华大学出版社，1997
4．田琬逸，信号检测与估值，西安：西北工业大学出版社，1990
5．戴明桢、周建江，TMS320C54x DSP结构、原理及应用，北京：北京航空航天大学出版社，2001
6．汪安民，TMS320C54xx DSP实用技术，北京：清华大学出版社，2002
7．彭启錝等，DSP与实时信号处理，西安：电子科技大学出版社，1995
8．刘伯胜、雷家煜，水声学原理，哈尔滨：哈尔滨船舶工程学院出版社，1993
9．相敬林、王海燕，微弱信号检测与近感技术，西安：西北工业大学，1993
10．梁宏，软件无线电技术在军事上的应用评述，电讯技术，2001年第1期
11．徐永胜，国外军用软件无线电的发展现状，电讯技术，2001年第3期
12．陈鹏举、陈旭等，软件无线电全景侦察技术，舰船电子对抗，2001年第4期
13．齐崇英、陈西安，软件无线电技术在防空C~3I系统中的应用，空军工程大学学报(自然科学版)，2(4)：40～42，2001
14．刘强，软件无线电原理与实现，通信与计算机，1999
15．聂明新，软件无线电技术在船舶通信中的应用研究，交通科技，2001年第4期
16．杨涛等，软件无线电发展综述，电信科学，2001年11期
17. Melvin J Hinich, David Marandino, Edmund J Sullivan. Bispectrum of ship-radiatednoise. J.Acoust. Soc.Am. 1989; 85(4):1512-1517
18．张歆，基于声场模型的水声通信特性与系统设计的研究，西北工业大学博士学位论文，2000
19. R.Coates,Underwater acoustic communications,Proc. IEEE Oceans'93
Conf.,420～425,1993
20．宋万杰，CPLD技术及其应用，西安：西安电子科技大学出版社，1999
21．孙肖子等，电子线路基础，西安：西安电子科技大学出版社，1994
22．阿瑟·B·威廉斯，电子滤波器设计手册，北京：电子工业出版社，1986
23．何立民，单片机应用系统设计系统配置与接口技术，北京：北京航空航天大学出版社，1995
24．孙涵芳，MCS-51／96系列单片机原理及应用，北京：北京航空航天大学出版社，1988
25．程刚等，水中远程遥控装置检测系统技术参数分析，探测与控制学报，22(3)：60～64，2000
26．程刚等，水中远程遥控装置接收系统技术参数分析，探测与控制学报，22(2)：51～54，2000
27．胡兰芳，一种用D／A转换器构成的程控增益放大器，四川教育学院学报，17(7)：66～67，2001
28．张贤达，现代信号处理，北京：清华大学出版社，1995
29．张贤达，时间序列分析—高阶统计量方法，北京：清华大学出版社，1996
30．朱燕堂，赵选民，徐伟，应用概率统计方法，西安：西北工业大学出版社，1997
31．卢定庆，杂波经DFT后其频谱的统计分布的研究，四川大学，1980
32．戴树荪，数字技术在雷达中的应用，北京：国防工业出版社，1981
33．张慧燕，吴顺军，自适应门限下杂波恒虚警算法，西安电子科技大学学报(自然科学版)，27(1)：105～109，2000
34．张良，保铮，廖桂生，基于时空自适应处理的恒虚警检测算法研究，西安电子科技大学学报(自然科学版)27(3)：265～269，2000
35. Melvin J. Hinich, Detecting a Transient Signal by Bispectral Analysis, IEEE Transaction on Acoustics, Speech, and Signal Processing, 38(7): 1277-1283, 1990
36. Javier R. Fonollosa. Wigner Higher Order Moment Spectra: Definition, Properties,Computation and Application to transient Signal Analysis. IEEE Transaction on
Signal Processing, 41(1): 245-265, 1993
37．张严，王树勋，非线性耦合切片谱分析方法，电子学报，26(10)：104-109，1998
38．李志华，功率谱估计在微弱信号检测中的应用，大连海事大学学报，24(1)：102～104，1998
39. 4th-and 8th-Order Continuous-Time Active Filters, Maxim Intergrater Products
40. TMS320VC5409 Fixed-Point Digital Signal Processor, TEXAS Instrument
41．薛定宇，科学运算语言MATLAB5.3程序设计与应用，北京：清华大学出版社，2000
42. Bains R. The DSP bottleneck. IEEE Communication Maganize, 33(5): 46-55, 1995
43. TMS320C54X DSP LIBRARY, Literature number SPRA480A TEXAS Instruments
44. TMS320C54X DSP Reference Set, Volume 1: CPU and Peripherals Literature number SPRU131, TEXAS Instruments
45. TMS320C54X DSP Reference Set, Volume 2: Mnemonic Instruction Set Literature number SPRU172, TEXAS Instruments
46. TMS320C54X DSP Reference Set, Volume 4: Applications Guide Literature number SPRU173, TEXAS Instruments
47. TMS320C54X Assembly Language Tools User's Guide Literature number SPRU102,TEXAS Instruments
48. The TMS320C54x DSP HPI and PC Parallel Port Interface Literature number SPRA 151, TEXAS Instruments
49. TMS320VC5409 and TMS320UC5409 Boot loader Literature number SPRA618,TEXAS Instruments
50. Code Composer Studio User Guide Literature number SPRU328b, TEXAS Instruments
51. TMS320C54x Code Composer Studio Tutorial Literature number SPRU32c, TEXAS Instruments