基于fpgasar实时成像和宽带雷达信号侦察技术 (1)

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1、摘要成像雷达具有全天时、全天候、远作用距离和高分辨等特点，它在战场侦察、空间探测和民用遥感等领域具有重要的应用价值。根据雷达平台和观测目标的运动形式不同，成像雷达可以分为合成孔径雷达(SAR)和逆合成孔径雷达(ISAR)。目前，针对成像雷达的宽带信号实时处理技术是雷达信号处理领域的研究热点，该技术的研究具有重要的理论意义和应用价值。由于FPGA具有并行处理和编程灵活等特点，基于FPGA的宽带雷达实时信号处理技术在我国的成像雷达应用方面具有巨大的需求。本文在国家自然科学基金项目“基于大机动运动平台的地面特定目标多极化成像与检测(No．

2、11176022)”、中国工程物理研究院以及航天科技集团公司研究所等相关合作项目的支持下，主要研究了基于FPGA的SAR成像算法实现技术和宽带雷达信号侦察技术。论文内容安排如下：本文首先对FPGA结构和数字逻辑电路进行了较为详细的描述，包括FPGA芯片结构和数字逻辑电路的特点、设计方法及基本思想，为后续的雷达成像算法实时实现和宽带雷达信号侦察提供技术基础。其次，建立条带式SAR成像模型，详细地推导了CS高分辨率SAR成像算法，并针对仿真数据和实测数据进行了处理和成像质量分析，获得了高质量的SAR成像结果。接着，基于Verilog硬件

3、描述语言编写了CS实时算法，并获得聚焦良好的实测数据成像结果。最后，提出一种针对成像雷达的精确的宽带信号电子侦察方案。该电子侦察方案通过快速脉冲提取、延时相关和启发式最小熵搜索等处理能够精确地估计出雷达信号的到达时问、脉冲重复间隔、脉冲宽度、带宽和调频斜率等关键雷达信号参数。并且，基于硬件描述语言编写了宽带雷达信号侦察算法的数字逻辑程序，在FPGA处理板卡上成功地完成了雷达信号测试试验，测试数据结果表明本文所设计的宽带雷达信号侦察方法能够实时、准确的估计出宽带成像雷达的信号参数。关键词：SAR成像CS算法FPGA数字逻辑电路宽带雷达

4、信号侦察ABSTRACTImagingradarhasthecharacteristicsofall—day,all-weather,longrangeandhighresolution，thusitplaysanimportantroleinthefieldsofbattlefieldinvestigations，spaceexploration，civilremotesensingandotherapplicationareas．Accordingtotherelativemotionbetweentheradarplatfor

5、mandthetarget，imagingradarcanbeclassifiedassyntheticapertureradar(SAR)andinversesyntheticapertureradar(ISAR)．Currently,thewidebandreal-timesignalprocessingtechnologyforimagingradarisahottopicinthefieldofradarsignalprocessingbecauseofitsimportanttheoreticalsignificancea

6、ndgreatapplicationvalue．AsFPGAhasmanyvirtuessuchasparallelprocessingandflexibleprogramming，imagingradarhastremendousdemandsfortheFPGA-basedwidebandradarsignalprocessingtechnology．ThisthesisdealswiththeFPGA-basedSARimagingalgorithmandthewidebandradarsignalreconnaissance

7、technologysupportedbyTheNationalNaturalScienceFoundationproject“Groundspecifictargetmulti-polarizationimagingdetectionbasedonlargemaneuveringplatform(No．1176022)”，andbysomecooperationprojectswithChinaAcademyofEngineeringPhysics，AerospaceScienceandTechnologyCorporationI

8、nstituteandotherorganizations．Thethesisisorganizedasfollows：Atthebeginningofthisthesis，wegivesthebasicintroductionsto