视频SAR成像处理算法及其FPGA实现
发布时间：2022-12-08 21:38
合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,简称SAR）是一种高分辨率成像雷达,工作于微波波段,具有很强的穿透性,基本不受云、雾、雨等影响,因此可以全天候全天时地获得探测区域的图像。传统的聚束式SAR成像模式由于图像帧更新速率太小,只能得到静态的目标图像而无法获取场景中运动目标的运动方向、速度等相关信息,甚至无法通过静止图像区分场景静止目标与动态目标。视频合成孔径雷达（称为VideoSAR）是对经典聚束SAR成像模式的扩展,通过提高帧更新速率,可以提供对成像区的连续视频观察,获取位于场景中的动态目标信息。论文详细分析了动目标在VideoSAR回波和帧图像中的特征,为VideoSAR成像处理和动目标检测提供了理论基础。基于改进的极坐标格式算法（Polar Format Algorithm,简称PFA）,提出了适用于VideoSAR帧图像产生的成像处理方法。为了实现实时成像处理,基于现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,简称FPGA）设计了VideoSAR成像处理系统。通过仿真和实测数据处理对算法和FPGA实现性能进行了验证。论文...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 基于FPGA的Video SAR成像技术
1.3 国内外发展现状
1.4 论文主要工作
第二章 基于PFA算法的Video SAR成像分析
2.1 引言
2.2 动目标回波特性分析
2.2.1 LFM信号回波模型
2.2.2 静止目标的回波分析
2.2.3 运动目标回波分析
2.3 基于PFA算法的动目标目标特性分析
2.3.1 PFA算法分析
2.3.2 静止目标极坐标格式处理
2.3.3 运动目标极坐标格式处理
2.4 Video SAR帧图像成像原理
2.4.1 基于PFA算法的子孔径处理分析
2.4.2 基于PFA算法的全孔径处理子孔径分析
2.5 Video SAR主要参数分析
2.5.1 全孔径参数分析
2.5.2 不重叠子孔径分割方式参数分析
2.5.3 重叠子孔径分割方式参数分析
第三章 FPGA硬件模块
3.1 引言
3.2 DDR3模块分析
3.2.1 DDR3 SDRAM介绍
3.2.2 DDR3控制分析
3.2.3 DDR3二维数据存储方式分析
3.2.4 DDR3模块实测验证
3.3 Flash模块分析
3.3.1 Flash介绍
3.3.2 Nand Flash控制分析
3.3.3 Nand Flash模块实测验证
3.4 A/D实时采样模块分析
第四章 基于FPGA的Video SAR成像算法实现
4.1 引言
4.2 基于FPGA的Video SAR系统设计
4.3 基于FPGA的PFA算法分析
4.3.1 雷达参数模块分析
4.3.2 距离向处理子模块分析
4.3.3 方位向处理模块分析
4.4 基于FPGA的子孔径分割分析
第五章 Video SAR成像系统验证与数据分析
5.1 引言
5.2 硬件实现平台
5.3 基于FPGA的PFA算法模块性能分析
5.3.1 参数模块数据分析
5.3.2 距离处理模块数据分析
5.3.3 方位向插值模块数据分析
5.4 基于FPGA的Video SAR成像系统精度与效率分析
5.4.1 仿真数据处理分析
5.4.2 实测数据处理分析
5.4.3 处理效率与资源分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的微型SAR成像信号处理技术[J]. 胡晓琛,李威,朱岱寅,崔爱欣. 雷达科学与技术. 2018(02)
[2]基于FPGA的DDR3协议解析逻辑设计[J]. 谭海清,陈正国,陈微,肖侬. 计算机应用. 2017(05)
[3]基于FPGA和DDR的高效率矩阵转置方法[J]. 吴沁文. 现代雷达. 2017(04)
[4]一种基于子孔径处理的双侧TOPSAR成像信号处理算法[J]. 丁岚,沈薇,王晨沁,毛新华. 信号处理. 2017(03)
[5]基于大容量FLASH存储器的FPGA重构系统的设计与实现[J]. 杨士宁,张虹,李盛杰,石雪梅,张碚. 电子测量技术. 2017(02)
[6]条带式VideoSAR参数依赖关系的推导及应用[J]. 宋晓燊,禹卫东. 中国科学院大学学报. 2016(01)
[7]基于FPGA的DDR3存储控制的设计与验证[J]. 殷晔,李丽斯,常路,尉晓惠. 计算机测量与控制. 2015(03)
[8]基于FPGA的DDR3多端口读写存储管理设计[J]. 吴连慧,周建江,夏伟杰. 单片机与嵌入式系统应用. 2015(01)
[9]嵌入式Linux中NAND Flash设备驱动研究[J]. 高丽,张欢庆. 电脑开发与应用. 2014(05)
[10]一种FPGA中BRAM36k的设计方法[J]. 刘瑛,胡凯,丛红艳,万清. 电子与封装. 2014(05)
博士论文
[1]PFA在SAR超高分辨率成像和SAR/GMTI中的应用研究[D]. 毛新华.南京航空航天大学 2009
[2]视频和图像序列的超分辨率重建技术研究[D]. 宋锐.西安电子科技大学 2009
[3]并行处理技术在雷达信号处理中的应用研究[D]. 苏涛.西安电子科技大学 1999
硕士论文
[1]基于FPGA的微型SAR实时成像技术[D]. 胡晓琛.南京航空航天大学 2018
[2]大斜视条带合成孔径雷达成像信号处理研究[D]. 梁媚蓉.南京航空航天大学 2017
[3]时域全波电磁算法在非线性调频波形合成孔径雷达（SAR）成像中的应用研究[D]. 冯玉佩.上海交通大学 2015
[4]基于FPGA和AD的SAR实时成像处理机接口板设计[D]. 樊石海.西安电子科技大学 2014
[5]快速极坐标格式算法及FPGA实现[D]. 邹林辰.南京航空航天大学 2013
[6]DDR3内存控制器的IP核设计及FPGA验证[D]. 王正宇.兰州交通大学 2012
[7]基于FPGA的DDR3控制器设计与验证[D]. 孟晓东.国防科学技术大学 2012
[8]基于FPGA+DSP的斜视SAR实时处理技术[D]. 陈皓.西安电子科技大学 2012
[9]基于FPGA的点对点以太网接口设计实现[D]. 王飞.西安电子科技大学 2011
[10]一种基于DSP和FPGA实时图像处理平台的硬件设计与实现[D]. 胡健楠.北京交通大学 2010
本文编号：3714178
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 基于FPGA的Video SAR成像技术
1.3 国内外发展现状
1.4 论文主要工作
第二章 基于PFA算法的Video SAR成像分析
2.1 引言
2.2 动目标回波特性分析
2.2.1 LFM信号回波模型
2.2.2 静止目标的回波分析
2.2.3 运动目标回波分析
2.3 基于PFA算法的动目标目标特性分析
2.3.1 PFA算法分析
2.3.2 静止目标极坐标格式处理
2.3.3 运动目标极坐标格式处理
2.4 Video SAR帧图像成像原理
2.4.1 基于PFA算法的子孔径处理分析
2.4.2 基于PFA算法的全孔径处理子孔径分析
2.5 Video SAR主要参数分析
2.5.1 全孔径参数分析
2.5.2 不重叠子孔径分割方式参数分析
2.5.3 重叠子孔径分割方式参数分析
第三章 FPGA硬件模块
3.1 引言
3.2 DDR3模块分析
3.2.1 DDR3 SDRAM介绍
3.2.2 DDR3控制分析
3.2.3 DDR3二维数据存储方式分析
3.2.4 DDR3模块实测验证
3.3 Flash模块分析
3.3.1 Flash介绍
3.3.2 Nand Flash控制分析
3.3.3 Nand Flash模块实测验证
3.4 A/D实时采样模块分析
第四章 基于FPGA的Video SAR成像算法实现
4.1 引言
4.2 基于FPGA的Video SAR系统设计
4.3 基于FPGA的PFA算法分析
4.3.1 雷达参数模块分析
4.3.2 距离向处理子模块分析
4.3.3 方位向处理模块分析
4.4 基于FPGA的子孔径分割分析
第五章 Video SAR成像系统验证与数据分析
5.1 引言
5.2 硬件实现平台
5.3 基于FPGA的PFA算法模块性能分析
5.3.1 参数模块数据分析
5.3.2 距离处理模块数据分析
5.3.3 方位向插值模块数据分析
5.4 基于FPGA的Video SAR成像系统精度与效率分析
5.4.1 仿真数据处理分析
5.4.2 实测数据处理分析
5.4.3 处理效率与资源分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的微型SAR成像信号处理技术[J]. 胡晓琛,李威,朱岱寅,崔爱欣. 雷达科学与技术. 2018(02)
[2]基于FPGA的DDR3协议解析逻辑设计[J]. 谭海清,陈正国,陈微,肖侬. 计算机应用. 2017(05)
[3]基于FPGA和DDR的高效率矩阵转置方法[J]. 吴沁文. 现代雷达. 2017(04)
[4]一种基于子孔径处理的双侧TOPSAR成像信号处理算法[J]. 丁岚,沈薇,王晨沁,毛新华. 信号处理. 2017(03)
[5]基于大容量FLASH存储器的FPGA重构系统的设计与实现[J]. 杨士宁,张虹,李盛杰,石雪梅,张碚. 电子测量技术. 2017(02)
[6]条带式VideoSAR参数依赖关系的推导及应用[J]. 宋晓燊,禹卫东. 中国科学院大学学报. 2016(01)
[7]基于FPGA的DDR3存储控制的设计与验证[J]. 殷晔,李丽斯,常路,尉晓惠. 计算机测量与控制. 2015(03)
[8]基于FPGA的DDR3多端口读写存储管理设计[J]. 吴连慧,周建江,夏伟杰. 单片机与嵌入式系统应用. 2015(01)
[9]嵌入式Linux中NAND Flash设备驱动研究[J]. 高丽,张欢庆. 电脑开发与应用. 2014(05)
[10]一种FPGA中BRAM36k的设计方法[J]. 刘瑛,胡凯,丛红艳,万清. 电子与封装. 2014(05)
博士论文
[1]PFA在SAR超高分辨率成像和SAR/GMTI中的应用研究[D]. 毛新华.南京航空航天大学 2009
[2]视频和图像序列的超分辨率重建技术研究[D]. 宋锐.西安电子科技大学 2009
[3]并行处理技术在雷达信号处理中的应用研究[D]. 苏涛.西安电子科技大学 1999
硕士论文
[1]基于FPGA的微型SAR实时成像技术[D]. 胡晓琛.南京航空航天大学 2018
[2]大斜视条带合成孔径雷达成像信号处理研究[D]. 梁媚蓉.南京航空航天大学 2017
[3]时域全波电磁算法在非线性调频波形合成孔径雷达（SAR）成像中的应用研究[D]. 冯玉佩.上海交通大学 2015
[4]基于FPGA和AD的SAR实时成像处理机接口板设计[D]. 樊石海.西安电子科技大学 2014
[5]快速极坐标格式算法及FPGA实现[D]. 邹林辰.南京航空航天大学 2013
[6]DDR3内存控制器的IP核设计及FPGA验证[D]. 王正宇.兰州交通大学 2012
[7]基于FPGA的DDR3控制器设计与验证[D]. 孟晓东.国防科学技术大学 2012
[8]基于FPGA+DSP的斜视SAR实时处理技术[D]. 陈皓.西安电子科技大学 2012
[9]基于FPGA的点对点以太网接口设计实现[D]. 王飞.西安电子科技大学 2011
[10]一种基于DSP和FPGA实时图像处理平台的硬件设计与实现[D]. 胡健楠.北京交通大学 2010
本文编号：3714178
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