基于多核DSP的地基SAR实时成像技术研究

发布时间：2020-08-15 14:58

【摘要】：调频连续波合成孔径雷达具有全天时、全天候的特点,其结构简单、峰值功率低,实时性强,适合用于山体边坡的大范围地表监测系统。本文对地基SAR的实时成像技术进行了研究,主要内容包括以下几个方面:1.针对FMCW地基SAR系统的特点,对地基SAR实时成像处理算法进行了研究;对成像区域中的单点目标进行了回波建模。为满足地基SAR雷达系统的成像实时性要求和成像精度要求,本课题中成像算法采用的是极坐标反向投影算法。根据成像算法的算法流程和DSP中算法的实现特点,对反向投影算法的实现流程作了改进。2.研究了FMCW地基SAR实时成像处理技术。首先设计了基于多核DSP的地基SAR实时成像系统软件架构。其次研究了多核并行任务划分与分配的原则,设计了基于多核DSP的地基SAR成像算法并行处理技术、输入输出数据流与成像处理并行设计。针对实时成像处理中大点数FFT、实时操作系统、多核同步与通信等关键技术进行了研究。最后将地基SAR实测数据分别利用MATLAB软件和本课题设计的实时成像处理软件成像,并对比分析了成像结果的实时性和准确性,验证了实时成像处理的有效性。3.针对大幅宽地基SAR实时成像处理问题,同时考虑DSP中内存资源有限等硬件条件的限制,对大幅宽地基SAR实时成像技术进行了研究,设计了大幅宽地基SAR实时成像图像拼接技术。最后将地基SAR实测数据分别利用MATLAB软件和本课题设计的实时成像处理软件成像,并对比分析了成像结果的实时性和准确性,验证了实时成像处理的有效性。
【学位授予单位】：重庆三峡学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN957.52
【图文】：

点目标,成像,方位

法在收集的回波限制的范围内能够任意的选择成像区域和大小，并且能制成像区域的网格分割大小实现局部感兴趣区域的放大。成像仿真结果先利用计算机仿真软件 MATLAB 构造点目标的回波信号矩阵，利用雷达天线的时延相干叠加产生各个像素点的散射强度，得到成像区域像结果。在仿真中的基本参数为：0f 6.0GHz，带宽 B 70MHz，脉，采样率 100sf Hz。显示的是点目标的 BP 成像结果；图 2.6 显示了点目标的距离向、方位成像区域的距离向范围为 15285m-15315m，方位向范围为-15o-15o。其强点设定在 15300m，方位向角度设定在 0o的位置。从图像中可以看的距离向、方位向都与设定的点目标位置相符，周围也呈现出一定强距离向、方位向的截面中可以看到主瓣在方位向、距离向点目标的位一旁瓣大约为-13.6dB，与理论相符。单点目标仿真结果5285x 104

功能结构图,功能结构图

3 FMCW 地基 SAR 实时成像处理技术3.1 引言近年来，雷达成像技术越来越多的运用于军事领域和民用领域，是雷达发展的一个重要里程碑。雷达不仅能够准确测定目标的位置与运动参数，同时能够获取目标和场景的图像，因此受到广泛的关注。地基 SAR 具有全天时、全天候、远距离大带宽、高分辨等优点，但是雷达回波数据量大，雷达信号处理时耗时多，所以传统的信号处理器件和现有的信号处理系统难以胜任雷达信号的实时处理任务。本课题研究基于快速极坐标反向投影算法的 8 核 DSP 实时成像并行处理架构，能有效地解决雷达信号大数据量的问题，满足雷达信号实时处理需求。3.2 并行处理3.2.1 TMS320C6678 芯片

流程图,流程,脉冲压缩,插步

2 FMCW 地基 SAR 雷达工作向的脉冲压缩、频域插步骤。在 BP 算法流程实现脉冲压缩，对大多数单的 FFT 计算以及数据视频相位项的补偿是基值的乘积；同时多普勒操作即通过计算定位信即可实现反投。BP 算法数值间的加和乘等，

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