机载sar高分辨率成像算法的fpga处理技术研究

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1、中图分类号：TN957论文编号：102870416-S052学科分类号：081001硕士学位论文机载SAR高分辨率成像算法的FPGA处理技术研究研究生姓名丁勇学科、专业通信与信息系统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一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicandInformationEngineeringTheProcessin

2、gTechnologyResearchofAirborneHighResolutionSARImagingAgorithmbasedonFPGAAThesisinCommunicationandInformationSystembyDingYongAdvisedbyProf.ZhuDaiyinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本

3、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：南京航空航天大学硕士学位论文摘要合成孔径雷达（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

4、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

5、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

6、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、PCI

7、e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、DDR3SDRAM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；PCIeI机载SAR高分辨

8、率成像算法的FPGA处理技术研究AbstractSyntheticapertureradar(SAR)isahighresolutionimagingradar,whichhastheabilitytopenetrateshelterandacquirehighresolutiontargetimagesiswidelyusedforbattlefieldsurveillance,environmentalmonitoring