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基于FPGA的通用网络化雷达监控系统的设计与实现

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雷达是由发射系统、接收系统、伺服系统、信号处理系统、监控系统以及终端计算机组成的复杂电子设备,其中监控系统是雷达的神经中枢,协调各个分系统的工作。监控系统主要有两大任务,即“监测”与“控制”。监测就是采集各分系统的工作状态以及故障状态信息,并将这些信息发送至终端计算机,以达到对各分系统监测的目的;控制就是接收终端计算机发出的控制指令,解析处理后实现对各分系统的控制。有时,监控系统肩负着将信号处理系统输出的高速雷达回波数据传输至终端计算机的任务。因此监控系统与各个分系统间的通信显得尤为重要。监控系统及时、可靠地处理与各分系统间通信的任务,是实现雷达实时性的重要因素,所以监控系统必须采用一种实时性强、可靠性高的通信方式—以太网通信。本文介绍了两种以太网接口的设计方法。一种是基于NiosⅡ软核处理器并在其中植入轻量级TCP/IP协议栈的方法。该方法灵活、简单,但数据传输速率最高只能达到3~5Mbps,仅能胜任数据率要求不高的故障/状态信息以及控制指令的传输,而不能满足传输高速雷达回波数据的要求。另一种是基于硬件TCP/IP协议栈芯片W5300的方法。该方法实现的以太网接口能达到43.5Mbps的传输速率,完全能够满足传输雷达回波数据的要求。为了扩展雷达监控系统的通用性,本文设计并实现了一些常用的功能模块,如RS232串行通信接口模块、A/D采集模块以及温湿度采集模块。最终实现了即具有以太网通信能力又具有通用性的雷达监控系统,并介绍了两个具体的应用实例,经调试后,能够稳定、可靠地工作。

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本文作者由来自合肥工业大学的张军。

 

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