弹载前侧视SAR实时成像算法设计与系统开发

发布时间：2018-01-06 04:13

  本文关键词：弹载前侧视SAR实时成像算法设计与系统开发　出处：《西安电子科技大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：导弹末制导阶段为实现精确制导运用了许多先进的技术,其中SAR(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像技术在其中的应用已经成为国内外研究的热点。弹载SAR前侧视成像运用于导弹末制导阶段的基本思路是:利用获取到的超前地理位置地物地貌实时的SAR图像将导弹引向感兴趣的目标区域,从而获得超高的命中率,同时这也是精确制导武器在现代战争中不可替代的重要原因。弹载平台雷达天线波束扫描的轴向一般与弹轴一致,而常见的机载SAR平台天线扫描的轴向大多与飞行方向垂直,因此弹载SAR情况下的一些几何量不能完全搬照机载情况下的定义。本文重新定义了针对弹载SAR斜视成像模式下的几何量之间的关系,并称之为弹载前侧视SAR成像。另外,考虑到分辨率在距离向和方位向以及水平地面和斜距平面上划分的多样性,且目前大量的相关文献和书籍对分辨率使用的不统一,本文详细梳理了各个分辨率的定义以及相互间的关系。本文介绍了在导引头末制导不同阶段下的几种成像工作模式,然后针对SAR在导弹末制导不同阶段的工作模式(主要包括条带模式和聚束模式)对前侧视成像算法分别在上述两种模式下进行成像算法设计和算法的仿真验证。本文特别对弹载前侧视条带SAR成像模式在典型战术弹道背景下进行了主要成像参数的选择和设计以及该背景下运动补偿技术的研究,考虑弹载平台对实时性的高要求,选择设计一种简单成熟的RD_dechirp算法,该算法不仅原理简单且计算量小,因此对弹载平台的较高实时性要求十分满足。然后设计出了考虑运动补偿技术的弹载前侧视实时成像算法。本文对该前侧视算法不仅利用仿真数据进行了算法验证,而且还通过大斜视实测数据对该算法的可行性和运动补偿的有效性进行了验证。由于弹载平台对SAR成像处理系统的高实时性要求,以及对系统的小型化,低功耗和高可靠性的要求,有力的硬件平台是其实现的重要保障。本弹载SAR实时成像信号处理硬件系统采用的是一片Virtex-6 FPGA和三片TMS320C6678 DSP的多核多DSP硬件架构。首先,本文对该信号处理系统的几个主要部分包括A/D采集模块、FPGA主控模块、DSP处理模块、上位机接口模块以及弹体接口模块进行了简要的介绍。然后,在FPGA+多个多核DSP架构基础上设计出了结合运动补偿的弹载前侧视条带SAR成像算法,以及该实时算法的在FPGA以及DSP的多核并行任务分配的处理方案和流程图。最后,将上述的并行算法写入DSP中通过仿真数据以及实测数据完成了对该算法在硬件平台系统上的实现和验证。另外,算法设计与选择以及硬件系统架构的设计和选择都是着重考虑弹载SAR平台对信号处理的高实时性要求,因此本文还对该并行算法在硬件处理平台上运行的实时性进行了测试和分析。本系统通过以太网将硬件信号处理平台与一个上位机显控软件相连构成一个半实物仿真平台以实现对弹载SAR成像信号处理的控制和显示。
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本文编号：1386240