机载SAR高分辨率成像算法的FPGA处理技术研究

发布时间：2017-10-26 23:15

  本文关键词：机载SAR高分辨率成像算法的FPGA处理技术研究

  更多相关文章： SAR 去斜率信号 极坐标格式算法 FPGA DDR3 PCIe

【摘要】：合成孔径雷达(SAR)是高分辨率成像雷达,具有传统光学成像与红外遥感没有的全天候与全天时工作的特点,并且能够穿透遮蔽物,改变了传统雷达单纯探测目标位置的方式,并具有获取目标图像的能力,从而能够获得更多的目标信息,有利于进行目标识别,在战场侦察,环境监测、应急救援等领域具有重要作用。SAR主要搭载在卫星与较大型的飞机上,该系统不但组成复杂、成本高,而且重量与体积都较大,成为在小型飞行平台上应用的瓶颈。而随着国内外轻小型飞机、无人飞行器的快速发展,在其上搭载微型SAR成像处理系统逐渐受到广泛关注,而小型飞行平台的SAR成像处理系统迫切需要解决体积、重量、功耗、实时处理等问题。要搭建微型SAR成像处理系统,需要选择处理流程简洁且适合硬件实现的算法。极坐标格式算法(PFA)在正侧视情况下可以采用基于PCS的尺度变换方式,以简单的复数运算与FFT变换取代两维插值运算,简化了算法。FPGA硬件可编程、高度并行处理等特点,使得它在高速率、大数据量处理的场合中被广泛使用,因此选择FPGA实现SAR算法成为目前微型SAR成像处理系统研究的热点。本文一共有五章,各章节主要内容如下所述:论文第一章首先介绍了SAR的背景知识,然后回顾了国内外微型SAR研究的历程,介绍了FPGA器件的相关技术。阐述了在微型SAR成像处理系统中,利用FPGA实现极坐标格式算法的意义。最后给出了文章的主要内容与文章结构。论文第二章首先介绍了去斜率信号的特点,然后分别介绍了利用插值方式与基于PCS的尺度变换方式实现极坐标格式算法的原理,并给出了各自点目标的仿真结果。最后指出在硬件实现极坐标格式算法过程中,从处理效率角度出发,基于PCS的极坐标格式算法更适合硬件实现。论文第三章从SAR信号实时处理的角度出发,结合PFA处理流程与FPGA硬件技术进行考虑,为节省硬件资源与提升数据处理效率,系统设计了PFA算法处理模块、DDR3读写转置模块、PCIe传输模块。然后给出各个模块的具体设计,相应的模块还对处理效率、处理误差进行了分析。论文第四章是系统的整体设计与数据分析,采用VC707评估板作为硬件开发平台,结合上位机、DDR3 SDRAM等软硬件资源,编写算法的控制逻辑。输入8192*8192大小的去斜率信号到设计的系统中,通过比对FPGA与MATLAB的处理结果验证设计的可行性。论文第五章对文中研究的内容进行总结说明,并提出设计需要改进的地方与接下来的研究方向。
【关键词】：SAR 去斜率信号 极坐标格式算法 FPGA DDR3 PCIe
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 注释表12-13
• 缩略词13-15
• 第一章 绪论15-20
• 1.1 引言15
• 1.2 微型SAR简介15-17
• 1.2.1 合成孔径雷达简介15
• 1.2.2 脉冲体制的微型SAR的发展15-16
• 1.2.3 连续波体制微型SAR的发展16
• 1.2.4 国内微型SAR研究现状16-17
• 1.3 FPGA技术简介17-18
• 1.4 本文主要工作及结构18-20
• 第二章 去斜率信号的极坐标格式算法实现20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 去斜率信号简介20-23
• 2.3 基于插值的极坐标格式算法23-28
• 2.3.1 正侧视情况24-25
• 2.3.2 斜视情况25
• 2.3.3 点目标仿真25-28
• 2.4 基于PCS的极坐标格式算法28-33
• 2.4.1 chirp scaling原理28-29
• 2.4.2 距离向处理29-31
• 2.4.3 方位向处理31-32
• 2.4.4 点目标仿真32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 基于FPGA的系统子模块设计34-72
• 3.1 引言34
• 3.2 算法处理模块34-46
• 3.2.1 雷达参数计算模块34-39
• 3.2.2 参考距离补偿模块39-41
• 3.2.3 距离向处理模块41
• 3.2.4 方位向处理模块41
• 3.2.5 距离向IFFT与取模模块41
• 3.2.6 FFT时分复用模块41-46
• 3.2.7 回波缓存模块46
• 3.3 DDR3转置模块46-60
• 3.3.1 存储器件选型46-49
• 3.3.2 MIG控制器49-51
• 3.3.3 二维转置方案51-56
• 3.3.4 连续/转置读写模块56-60
• 3.4 PCIe传输模块60-71
• 3.4.1 数据接口选择60-62
• 3.4.2 PCIe协议及接口介绍62-69
• 3.4.3 PCIe接口模块实现69-71
• 3.5 本章小结71-72
• 第四章 FPGA系统设计与数据处理结果分析72-80
• 4.1 引言72
• 4.2 FPGA系统设计72-77
• 4.2.1 硬件平台介绍72-74
• 4.2.2 系统整体架构74-75
• 4.2.3 处理流程控制75-77
• 4.3 数据分析77-79
• 4.3.1 资源利用率77
• 4.3.2 实测数据处理77-79
• 4.4 本章小结79-80
• 第五章 结束语80-82
• 参考文献82-85
• 致谢85-86
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文86

【相似文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 丁勇;机载SAR高分辨率成像算法的FPGA处理技术研究[D];南京航空航天大学;2016年

，

本文编号：1100886