星载SAR星上实时成像处理器的研究与实现

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1、分类号UDCTN957．52621．39密级编号中国科学院研究生院硕士学位论文指导教师昌里苤硒宜鱼虫垦型堂院电王堂婴塞压申请学位级别亟±堂鱼．学科专业名称通篮皇篮星丕笙论文提交日期200515一论文答辩日期—二塑鲣!Q受!鳢培养单位史垦型堂院电王堂硒究逝学位授予单位史国型堂暄婴塞生暄摘要星载合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)系统是近年来SAR领域的研究热点，西方发达国家相继发射了各自的星载SAR系统，并投入使用。传统的星载SAR需要把原始数据经数传通道发送到地面，通过地面后处理来完成原

2、始数据到图像的成像处理，这一方面是由于SAR成像的复杂性，另一方面更是由于星上环境对信号处理硬件的苛刻要求。近年来，随着数字集成电路和数字信号处理技术的迅猛发展，在星上完成SAR成像处理已成为可能，同时也成为未来星载SAR技术的一种发展趋势。星上实时成像处理器是未来先进星载合成孔径雷达(SAR)的重要组成部分，它以能满足星上环境要求的信号处理机为硬件平台，实现SAR原始数据实时成像，并作为图像压缩、目标识别及目标信息提取等其它星上数据处理步骤的基础，达到快速识别目标、减小数传压力、有效提取数据的目的。针对两套典型系统，

3、本文对星载SAR及其实时成像处理器参数和指标作了分析，确定了星上实时成像处理方案。针对星上环境对处理器器件的限制，提出了基于Xilinx公司高性能、抗辐照、可编程Virtex—II系列FPGA器件的星上实时成像处理器实现方案。方案采用最常用的距离一多普勒(R-D)成像算法，整个成像处理器由预处理器、距离压缩、转置存储器(CornerTurningMemory，CTM)、方位压缩四个模块组成，所有模块均以VirtexII系列FPGA为主要处理器件。本文第三章对星上实时成像处理器总体方案进行了分析和设计，第四章简要介绍了成

4、像处理器系统的主要处理芯片一ⅥrtexII系列FPGA芯片的主要特性及其航天应用经验。第五章至第八章介绍实时成像处理器的各处理模块。其中，第五章详细介绍了预处理的实现方案，方案将距离向和方位向预处理在一片XC2V1000FPGA芯片内实现，有效减小了系统的体积和重量，增加了可靠性。第六章阐述了距离压缩的原理、实现方法、FPGA硬件实现方案。第七章从目的、功能、原理等方面对CTM论述，并给出了详细的硬件实现和测试结果。第八章给出了方位压缩模块的设计方案另外，本文的前两章还对SAR的基本理论作了回顾，对SAR，尤其是空载S

5、AR的发展历史、现状、趋势作了分析，文章的最后部分针对星上实时成像处摘要理器的测试问题提出了基于Flash存储器的测试方案。关键词：星载合成孔径雷达，实时成像，预处理，距离压缩，转置存储器，方位压缩摘要ABSTRACTInrecentyears，moreandmoreattentionhasbeenpaidtospaceborneSyntheticApertureRadar(SAR)．AlotofspaceborneSARsystemshavebeenlaunchedandemployedbywesterndevelo

6、pedcountries．BecauseofthecomplexityofSARimagingandespeciallyrigorousspaceenvironmentconditionforsignalprocessingdevice，traditionalspaceborneSARalwaystransmitsoriginaldatatogroundstationthroughdatatransferchannelandachievesimagingfromoriginaldatabypost-processing

7、．Withtherapiddevelopmentofdigitalintegratedcircuitanddigitalsignalprocessingtechnology,on—boardimageprocessingbecomespossibleinrecentyears，anditisalsooneofthenewdevelopmenttrendsofspaceborneSAR．On—boardreal-timeimagingprocessorisanimportantpartoffuturespaceborne

8、SAR，itisbasedonthesignalprocessorfitforspaceenvironmentandtransformstheoriginaldatatoimage，whichisthebasisofimagecompressing，targetidentifyingandotheron—boarddataproc