基于FPGA的SAR實時成像系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一種高分辨力的成像雷達(dá)，具有全天時、全天候、超遠(yuǎn)距離作用等工作特點(diǎn)。隨著SAR系統(tǒng)向多極化、高分辨率、成像實時化的方向發(fā)展，雷達(dá)接收的回波數(shù)據(jù)量越來越大，成像時間越來越短，傳統(tǒng)的實時成像系統(tǒng)解決方案已經(jīng)不能滿足雷達(dá)系統(tǒng)的實時性。本文從SAR實時成像處理技術(shù)的應(yīng)用角度出發(fā)，根據(jù)某預(yù)研項目的要求，開發(fā)高性能的SAR實時成像系統(tǒng)。
　　本文分析了合成孔徑雷達(dá)成像的

2、基本原理，在研究了距離多普勒算法、Chirp-Scaling算法、wk算法的基礎(chǔ)上，選用CS算法作為系統(tǒng)的實時成像算法。根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)要求，確定實時成像系統(tǒng)方案并詳細(xì)論述了系統(tǒng)各組成部分的硬件設(shè)計。系統(tǒng)的硬件設(shè)計共包括包括數(shù)據(jù)采集模塊、FPGA配置電路、相關(guān)接口模塊三個部分。在算法實現(xiàn)方面，本文采用單片大容量的FPGA芯片實現(xiàn)CS算法。CS算法的主要步驟包括FFT、浮點(diǎn)復(fù)數(shù)乘法、轉(zhuǎn)置存儲、sinc差值等。在算法的實現(xiàn)過程中，F(xiàn)FT模塊與轉(zhuǎn)

3、置存儲模塊是設(shè)計的難點(diǎn)。FFT模塊采用基-4 FFT算法實現(xiàn)，使用的大量的存儲器實現(xiàn)流水線結(jié)構(gòu)，大大提高了FFT模塊的運(yùn)算速度，使用Modelsim搭建仿真測試平臺對FFT模塊的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行精度分析。轉(zhuǎn)置存儲模塊采用行寫行讀算法實現(xiàn)，可解決距離向壓縮數(shù)據(jù)與方位向壓縮數(shù)據(jù)讀寫速度不匹配的問題。設(shè)計完成后，選取一個場景的回波數(shù)據(jù)對整個系統(tǒng)進(jìn)行成像測試。
　　成像結(jié)果表明，基于FPGA的SAR實時成像系統(tǒng)能夠?qū)走_(dá)的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理