快速极坐标格式算法及fpga实现

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1、中图分类号：TN957论文编号：102870414-S092学科分类号：081001硕士学位论文快速极坐标格式算法及FPGA实现研究生姓名邹林辰学科、专业信号与信息处理研究方向雷达信号处理指导教师朱岱寅教授南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二一三年十二月万方数据万方数据NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicandInformationEngineeringFastPolarFormat

2、AlgorithmanditsFPGAImplementationAThesisinSignalandInformationProcessingbyZouLinchenAdvisedbyProf.ZhuDaiyinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2013万方数据万方数据承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和

3、致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：万方数据万方数据南京航空航天大学硕士学位论文摘要合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar,SAR）是现代遥感领域的一项重要技术，而极坐标格式算法（PolarFormatAlgorith

4、m,PFA）因其在成像效率高和处理流程简单等特性而被广泛应用于聚束SAR成像中。经典PFA受到插值处理的效率与精度的限制，但是利用ChirpScaling原理（PrincipleofChirpScaling,PCS）可以用快速傅里叶变换来代替插值过程，从而降低计算复杂度。另一方面，可编程器件的飞速发展使FPGA比DSP拥有更灵活的应用，已经实现雷达成像处理是必然的发展趋势，因此本文研究了基于FPGA的快速极坐标格式算法。本文首先介绍了传统极坐标格式算法的原理。并从距离方位二维信号耦合的角度出发，揭示了从极坐标格式到

5、直角坐标格式的转换过程为尺度变换的本质，从而引入并详细介绍了PCS及其相应的变形。并通过在点目标响应来验证基于PCS的极坐标格式算法的可行性。为了实现片内处理，提出了算法处理流程中需要的相应功能子模块片内设计方案：通过算法处理子模块实现FPGA对数据的两维压缩成像处理；利用DDR3读写子模块实现了两维数据转置及连续地址的高速读写；设计了以太网通信子模块实现PFGA与上位机的数据传输。并详细分析了各子模块的功能和处理效率，处理误差等指标。接着本文给出了完整的片内设计方案，包括流程控制模块的设计方案以及特殊的并行结构。

6、最后在KC705开发板上验证了系统的可行性并给出了成像处理效果。本文最后对论文的研究内容进行了总结说明，并提出了后续工作的研究方向。关键词：SAR；极坐标格式算法；ChirpScaling原理；FPGA；DDR3I万方数据快速极坐标格式算法及FPGA实现AbstractSyntheticapertureradar(SAR)isanimportanttechnologyinmodernremotesensingfield.Polarformatalgorithm(PFA),withitshighefficiencya

7、ndsimpleprocedure,iswidelyusedinspotlightSARimaging.However,thecomputationalefficiencyandtheprecisionofthetraditionalPFAislimitedbytheinterpolationprocessinvoloved.Theusingtheprincipleofchirpscaling(PCS)canreplacetheinterpolationwithfastFouriertransforms(FFT),

8、whichreducesthecomputationalcomplexity.Ontheotherhand,therapiddevelopmentofprogrammabledevicesmakesfieldprogrammablegatearray(FPGA)widelyapplied,andhasbecometheinevitabletrendofdev