基于FPGA的SAR实时成像系统设计

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1、国内图书分类号：TN952工学硕士学位论文基于FPGA的SAR实时成像系统设计硕士研究生：吴明阳导‘Viii：张旭辉申请学位级别：工学硕士学科、专业：测试计量技术及仪器所在单位：测控技术与通信工程学院答辩日期：2013年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：T】Ⅵ9520IlllIIllUllIIUlY2413107DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSARReal--timeImagingSystemDesignCandidate：Su

2、pervisor：BasedonFP例WuMingyangZhangXuhuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：Testing&MeasuringTechnologyandInstrumentsDateofOralExamination：March，2013University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于FPGA

3、的SAR实时成像系统设计》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：关胡阳日期：2015年4月／同哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《基于FPGA的SAR实时成像系统设计》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期问在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得

4、以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密口，在年解密后适用授权书。不保密囹。(请在以上相应方框内打4)作者签名：关胡阳同期：9．015年年月I同导师签名：弓髫之缱霈I牟R期：2口／，；年年月／同哈尔滨理工人学T学硕，十：学位论文基于FPGA的SAR实时成像系统设计摘要合成孔径雷达(SyntheticA

5、pertureRadar，SAR)是一种高分辨力的成像雷达，具有全天时、全天候、超远距离作用等工作特点。随着SAR系统向多极化、高分辨率、成像实时化的方向发展，雷达接收的回波数据量越来越大，成像时间越来越短，传统的实时成像系统解决方案已经不能满足雷达系统的实时性。本文从SAR实时成像处理技术的应用角度出发，根据某预研项目的要求，开发高性能的SAR实时成像系统。本文分析了合成孔径雷达成像的基本原理，在研究了距离多普勒算法、CllilpScaling算法、wk算法的基础上，选用CS算法作为系统的实时成像算法。根据系统

6、指标要求，确定实时成像系统方案并详细论述了系统各组成部分的硬件设计。系统的硬件设计共包括包括数据采集模块、FPGA配置电路、相关接口模块三个部分。在算法实现方面，本文采用单片大容量的FPGA芯片实现CS算法。CS算法的主要步骤包括FFT、浮点复数乘法、转置存储、sinc差值等。在算法的实现过程中，FFT模块与转置存储模块是设计的难点。FFT模块采用基_4FFT算法实现，使用的大量的存储器实现流水线结构，大大提高了FFT模块的运算速度，使用Modelsim搭建仿真测试平台对FFT模块的运算结果进行精度分析。转置存储

7、模块采用行写行读算法实现，可解决距离向压缩数据与方位向压缩数据读写速度不匹配的问题。设计完成后，选取一个场景的回波数据对整个系统进行成像测试。成像结果表明，基于FPGA的SAR实时成像系统能够对雷达的回波数据进行成像处理并具有较好的实时性。关键词合成孔径雷达；转置存储：现场可编程门阵列；Chirp．Scaling哈尔滨理J丁火学-T学硕．1：学位论文SARReal--timeImagingSystemDesignBasedonFPGAAbstractSyntheticapertureradar(SAR)isaki

8、ndofhi曲一resolutionimagingradarwiththeall—day,all—weather,ultra-long—rangecharacteristics．WiththedevelopmentofSAR，thedirectionofwhichismultiplicity,highresolutionandreal-timeimaging，thedat