基于FPGA的FMCW地基SAR实时信号处理系统设计与实现
发布时间：2022-11-03 19:15
近年来,将FPGA作为雷达数字化处理技术的核心,已成为现代雷达技术的发展趋势,其易重构特性和丰富的IP核资源,外加优良的时钟管理模块、高速的并行流水结构以及灵活的综合布线能力,恰好迎合了现代雷达技术高精度、高质量、高实时性的要求。在众多种类的雷达中,基于调频连续波（FMCW）的地基SAR即边坡监测雷达是本文主要的研究对象,它就是利用地基天线在水平轨道上匀速运动,形成方位向合成孔径以获取目标区域的二维SAR图像,再通过天线多次往复重轨运动获取目标区域连续时间的二维SAR数据,这样就可连续监测目标区域的地质情况,以达到实时预警边坡滑坡灾害发生的现实目的。而边坡监测雷达的数字处理部分就是依靠FPGA+DSP的异构平台来实现地基SAR二维数据处理,FPGA在其中起到了数据采集传输和数据预处理的重要作用,但因其在距离向和方位向分别采用了针对FMCW的解线调频技术和全方位向时域聚焦成像的BP算法,虽然最终的雷达二维信息处理结果具有较高的信噪比和成像质量,但却存在系统整体数据传输量和计算量巨大,算法运行时间过长、效率较低的问题。为解决上诉问题,本文针对性设计了“基于FPGA的FMCW雷达实时信号处理...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外雷达实时处理现状及发展趋势
1.3 本文主要工作及章节安排
2 地基SAR成像处理及系统架构
2.1 引言
2.2 距离向高分辨
2.2.1 FMCW信号模型
2.2.2 匹配滤波
2.2.3 解线频调
2.2.4 加窗处理
2.3 方位向高分辨
2.3.1 合成孔径原理
2.3.2 BP成像方法
2.3.3 SAR成像处理
2.4 边坡监测雷达系统
2.4.1 系统硬件架构
2.4.2 系统工作流程及任务分配
2.4.3 FPGA实时处理需求分析
2.5 小结
3 FPGA实时预处理
3.1 引言
3.2 FPGA系统顶层及软件工作流程
3.2.1 系统顶层设计
3.2.2 软件工作流程
3.3 实时处理模块
3.3.1 实时处理顶层及子模块调度
3.3.2 相干积累子模块
3.3.3 加窗滤波子模块
3.3.4 Dechirping处理子模块
3.4 小结
4 实时处理系统调试及验证
4.1 引言
4.2 实时处理系统硬件平台
4.3 实时处理系统性能实验评估
4.3.1 可行性仿真验证
4.3.2 系统性能实验评估
4.3.3 实时处理中的关键控制时序
4.4 小结
5 结束语
5.1 论文工作总结
5.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表论文宇研究成果清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的雷达实时测速系统硬件设计[J]. 陈珞,白雪杨. 电子测量技术. 2017(06)
[2]基于MATLAB的FFT离散频谱分析[J]. 周盼,甘丽群,刘华超. 电脑知识与技术. 2016(36)
[3]基于ChipScope的EDA实验平台的设计[J]. 刘力. 数字技术与应用. 2016(11)
[4]一种基于FPGA的宽带SAR信号数字化方法[J]. 李艳华,肖文光. 空军预警学院学报. 2016(05)
[5]对线性调频脉压雷达的改进移频干扰研究[J]. 孟超普,程林,王秀锦. 舰船电子对抗. 2016(03)
[6]高分辨率滑动聚束SAR BP成像及其异构并行实现[J]. 唐江文,邓云凯,王宇,赵硕,李宁. 雷达学报. 2017(04)
[7]FPGA和DSP间基于SRIO的高速通信系统设计[J]. 陈婷,岳强,汪洋. 单片机与嵌入式系统应用. 2016 (03)
[8]毫米波FMCWSAR系统设计与成像研究[J]. 蔡永俊,张祥坤,姜景山. 现代雷达. 2016(02)
[9]一种用于合成孔径雷达的数字去斜方法[J]. 詹学丽,王岩飞,王超,李和平. 雷达学报. 2015(04)
[10]匹配滤波在SAR目标单个散射部件检测中的应用[J]. 丁柏圆,文贡坚,钟金荣,马聪慧. 中国图象图形学报. 2015(03)
硕士论文
[1]BP雷达成像算法并行化研究[D]. 谢林.南京大学 2013
本文编号：3700471
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外雷达实时处理现状及发展趋势
1.3 本文主要工作及章节安排
2 地基SAR成像处理及系统架构
2.1 引言
2.2 距离向高分辨
2.2.1 FMCW信号模型
2.2.2 匹配滤波
2.2.3 解线频调
2.2.4 加窗处理
2.3 方位向高分辨
2.3.1 合成孔径原理
2.3.2 BP成像方法
2.3.3 SAR成像处理
2.4 边坡监测雷达系统
2.4.1 系统硬件架构
2.4.2 系统工作流程及任务分配
2.4.3 FPGA实时处理需求分析
2.5 小结
3 FPGA实时预处理
3.1 引言
3.2 FPGA系统顶层及软件工作流程
3.2.1 系统顶层设计
3.2.2 软件工作流程
3.3 实时处理模块
3.3.1 实时处理顶层及子模块调度
3.3.2 相干积累子模块
3.3.3 加窗滤波子模块
3.3.4 Dechirping处理子模块
3.4 小结
4 实时处理系统调试及验证
4.1 引言
4.2 实时处理系统硬件平台
4.3 实时处理系统性能实验评估
4.3.1 可行性仿真验证
4.3.2 系统性能实验评估
4.3.3 实时处理中的关键控制时序
4.4 小结
5 结束语
5.1 论文工作总结
5.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表论文宇研究成果清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的雷达实时测速系统硬件设计[J]. 陈珞,白雪杨. 电子测量技术. 2017(06)
[2]基于MATLAB的FFT离散频谱分析[J]. 周盼,甘丽群,刘华超. 电脑知识与技术. 2016(36)
[3]基于ChipScope的EDA实验平台的设计[J]. 刘力. 数字技术与应用. 2016(11)
[4]一种基于FPGA的宽带SAR信号数字化方法[J]. 李艳华,肖文光. 空军预警学院学报. 2016(05)
[5]对线性调频脉压雷达的改进移频干扰研究[J]. 孟超普,程林,王秀锦. 舰船电子对抗. 2016(03)
[6]高分辨率滑动聚束SAR BP成像及其异构并行实现[J]. 唐江文,邓云凯,王宇,赵硕,李宁. 雷达学报. 2017(04)
[7]FPGA和DSP间基于SRIO的高速通信系统设计[J]. 陈婷,岳强,汪洋. 单片机与嵌入式系统应用. 2016 (03)
[8]毫米波FMCWSAR系统设计与成像研究[J]. 蔡永俊,张祥坤,姜景山. 现代雷达. 2016(02)
[9]一种用于合成孔径雷达的数字去斜方法[J]. 詹学丽,王岩飞,王超,李和平. 雷达学报. 2015(04)
[10]匹配滤波在SAR目标单个散射部件检测中的应用[J]. 丁柏圆,文贡坚,钟金荣,马聪慧. 中国图象图形学报. 2015(03)
硕士论文
[1]BP雷达成像算法并行化研究[D]. 谢林.南京大学 2013
本文编号：3700471
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3700471.html
