48000字硕士毕业论文雷达信息采集与存储研究

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：48000字

论点：仪器,信号,功能

论文概述：

虚拟仪器系统在系统结构和功能上具有很大的共性，从软件工程和面向对象的方面来讲，这一共性部分是可以抽离出来的。共性的这一部分可以重复使用，这样可以提高项目的开发速率，降低

论文正文：

1简介

1.1主题背景

本小节前半部分介绍了仪器的发展历史，总结了仪器在每个技术阶段的特点以及仪器技术瓶颈的局限性。第二部分给出了计算机技术不断发展所产生的“虚拟仪器”与传统仪器的区别，包括仪器组成、开发过程、功能、成本、维护成本和可扩展性的区别。

1.1.1仪器的发展历史
仪器经历了模拟仪器、数字仪器、智能仪器、个人仪器和虚拟仪器等发展阶段。
第一阶段:模拟仪器。这种仪器主要包括指针式万用表、电压表等。它们的基本特征是利用模拟电子技术实现并使用指针显示结果。
第二阶段:数字仪器。数字电压表、数字电流表、数字频率计和数字示波器是这类仪器的代表。数字仪器的基本特点:将模拟信号测量转换为数字信号测量，并以数字方式输出最终结果，适用于快速响应和高精度测量。这种仪器稳定、准确、快速、清晰、直观。
第三阶段:智能仪器。数字仪器内置微处理器，计算机技术与仪器技术紧密结合，使仪器具有自动测量功能，部分替代了人脑的工作。这种仪器叫做智能仪器。智能仪器的本质是一种特殊的微处理器系统，它一般包括微处理器电路、模拟输入输出管道、键盘显示接口和标准通信接口。
第四阶段:个人工具。个人仪器，又称电脑仪器或卡式仪器，是基于智能仪器的另一种新型电脑仪器。它是个人电脑和电子仪器结合的产物。
第五阶段:虚拟仪器。20世纪80年代中期，美国NI trapped Instmment公司提出规范仪器软件的中枢框架，改善仪器设计与用户之间的交互，充分利用计算机的发展优势来改善仪器的功能。

1.1.2虚拟仪器与传统仪器的比较
虚拟仪器技术是20世纪80年代中期国家仪器公司在仪器领域首次提出的新概念
倡导“软件作为仪器”的新概念。计算机技术推动了“软件是工具”概念的引入([/br/)。这一概念使仪器功能的设计能够集中在软件部分，并使大型
用户能够参与仪器功能的设计。
传统测量仪器通常由三个功能模块组成:信号采集和采集控制、数据处理、数据结果显示和访问。这些功能模块基本上是以特殊模拟电路或数字电路以及写入存储器的固有程序的形式制成的。然而，这些功能通常由制造商定义和设计。一个巨大的设计比另一个好。普通用户无法根据自己的需求调整软件的功能，因此灵活性和适应性相对较差。如果整套设备不能满足用户的要求，用户只能更换该套设备或向制造商寻求技术支持，这无疑大大降低了设备的利用率，给用户带来了极大的不便。
与传统仪器相比，虚拟仪器的设计理念、系统结构和功能定位都发生了根本性的变化。虚拟仪器通常由计算机系统、功能软件、硬件接口总线和其他模块组成。他们自己充分利用最新的计算机技术，如中央处理器资源、内存资源、总线接口资源、显示资源和网络通信资源，来改进和提高仪器的功能。通常，信号采集由专用硬件采集卡完成，而采集卡的控制、信号分析和处理、测量结果的存储、显示和输出由计算机完成。两者通过总线接口连接和通信，如图1.1所示。计算机的高速中央处理器计算资源、内存资源、总线接口资源等。取代了传统仪器的特殊硬件和电子电路。
这种结构将仪器的功能开发完全扩展到计算机软件的开发，即上面“软件就是仪器”的概念。由于软件编程的灵活性，用户可以根据自己的需要定制自己的仪器功能，并通过在计算机上编写自己的仪器功能来实现自己的目标。因此，虚拟仪器技术课题

1.2

的主要内容、意义和应用本论文的主要内容是利用德阳DS02902a-g2数字采集卡、USB2.0数据总线和一台配有视窗操作系统的计算机，设计一款集采集、存储、显示和分析功能于一体的虚拟示波器。
由于目前普通示波器仅具有显示波形和简单瞬时存储的功能，它只能显示信号在频域的傅里叶变换频谱。传统的傅立叶变换仅限于分析确定性信号和平稳信号。对于雷达信号等非平稳信号，它不能完全表征平稳信号的时频联合特性。此外，普通示波器和频谱分析仪价格昂贵，而个人电脑已经相当普及，中央处理器计算能力不断增强，内存越来越大，计算机网络技术也已经相当成熟。使用个人电脑可以完全设计出符合要求的仪器系统，成本低，操作简单。因此，本文根据虚拟仪器设计原理的基本过程，构建了一个既具有波形显示功能又具有频谱分析功能，并能存储长期连续信号的虚拟系统。除了显示信号的时域波形之外，该系统还可以提供信号的连续时域存储以及FFT、STFT和维格纳-威尔分布的三维显示。

1导言...................10-15
1.1主题背景...................10-12
1.1.1仪器开发...................10
1.1.2虚拟仪器和...................10-12 [/BR/] 1.2主题的主要内容和意义...................12-13[/比尔/] 1.3关键技术...................13-14[/比尔/] 1.4...................14-15
2信号分析...................15-21
2.1信号分析基础...................15-17
2.1.1时频分析和傅立叶变换...................15[/溴/] 2.1.2分析信号...................15-16 [/BR/] 2.1.3时频分布函数...................16-17[/比尔/] 2.2信号时频估计...................17-18[/比尔/] 2.3雷达信号和时频...................18-21 [/BR/] 2.3.1雷达信号处理...................18-19 [/BR/] 2.3.2公共时频分布...................19-20
2.3.3模糊函数和...................20-21
3虚拟仪器系统...................21-24
3.1虚拟仪器系统设计...................21
3.2硬件设计...................21-22
3.3软件部分...................22-24
4本系统设计...................24-26 [/br/ ] 4.1硬件结构...................24 [/BR/] 4.2软件设计要求...................24[/比尔/] 4.3系统简单结构...................24-25 [/BR/] 4.4设计语言...................25-26

结论
虚拟仪器系统在系统结构和功能上有很大的共性，可以从软件工程和面向对象两个方面进行分离。这个公共部分可以重用，可以提高项目的开发速度，降低成本。只需要设计额外的用户定义部件。
本文的设计只是一个小系统。界面不够友好，功能也不够。要真正形成一个大系统，需要设计自己的软件框架。大多数虚拟仪器开发环境都有自己的软件框架，典型的有美国NI公司的LabView和中国的LabScene。开发虚拟仪器软件系统需要软件工程知识，如模式设计、软件框架等。设计一个好的框架可以节省很多成本，减少开发时间，提高灵活性。