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《RD算法研究和關(guān)鍵模塊的硬件實(shí)現(xiàn)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、RD算法研究和關(guān)鍵模塊的硬件實(shí)現(xiàn)ResearchandHardwareImplementationofKeyModuleForRDImagingAlgorithm學(xué)科專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)研究生：沈耀坡指導(dǎo)教師：梁煜副教授天津大學(xué)微電子學(xué)院二零一七年十一月摘要合成孔徑雷達(dá)（SyntheticApertureRadar，SAR），又稱為綜合孔徑雷達(dá)，是一種主動微波遙感成像雷達(dá)，能獲得高分辨率的二維SAR圖像。由于SAR是通過發(fā)射電磁波并接收探測區(qū)域目標(biāo)的回波來獲得雷達(dá)圖像，與傳統(tǒng)的紅外、光學(xué)等成像手段相比，具有很多優(yōu)越的特性，比如全天時全天候工作，穿透性強(qiáng)，成像分辨率高等，因此SAR在軍
2、事與民用中都具有較高的實(shí)用價值。另外，隨著SAR系統(tǒng)向多極化，實(shí)時化的方向發(fā)展，雷達(dá)接收的回波數(shù)據(jù)量越來越大，成像時間越來越短，傳統(tǒng)的數(shù)字信號處理器已經(jīng)不能滿足實(shí)時成像系統(tǒng)的要求。鑒于此，本文對SAR成像算法及實(shí)時成像系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究。首先，本文簡要介紹了SAR成像系統(tǒng)的基本原理，然后闡述了SAR獲得高分辨率的原因，并分析了SAR關(guān)鍵模塊“脈沖壓縮”的條件和原理。然后，利用Matlab對機(jī)載SAR以側(cè)視條帶方式掃描地面點(diǎn)目標(biāo)的場景進(jìn)行了建模，在時域進(jìn)行回波模型分析并生成了SAR回波數(shù)據(jù)；并對距離多普勒（RangeDoppler，RD）成像算法進(jìn)行了建模，最后將SAR回波數(shù)據(jù)通過RD模型進(jìn)
3、行成像處理。成像結(jié)果顯示，在正側(cè)視情況下，本文搭建的SAR成像系統(tǒng)模型的成像效果良好。另外，本文設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了RD成像算法中的關(guān)鍵模塊“脈沖壓縮模塊”。首選對其中的關(guān)鍵單元快速傅里葉變換（FastFourierTransform，F(xiàn)FT）和復(fù)數(shù)乘法器分別進(jìn)行了設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，選用頻域抽取基22單路延遲反饋結(jié)構(gòu)FFT算法設(shè)計了FFT的整體硬件電路架構(gòu)；然后改進(jìn)了傳統(tǒng)蝶形運(yùn)算單元的電路結(jié)構(gòu)，使其硬件資源消耗降低為原設(shè)計的一半；最后設(shè)計并改進(jìn)了復(fù)數(shù)乘法器，用二階Booth復(fù)數(shù)乘法器代替了傳統(tǒng)復(fù)數(shù)乘法器，使部分積數(shù)目降低為原來的一半，大大減小了硬件資源消耗并縮短了關(guān)鍵路徑；另外設(shè)計了三種新型常復(fù)數(shù)乘法器
4、：CSD復(fù)數(shù)乘法器、“系數(shù)放大”復(fù)數(shù)乘法器和“系數(shù)放大與選擇”復(fù)數(shù)乘法器，與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器相比，新型復(fù)數(shù)乘法器大大降低了硬件資源消耗，提高了系統(tǒng)性能。最后使用VerilogHDL硬件描述語言描述了FFT單元和脈沖壓縮模塊，通過ISE進(jìn)行功能仿真，再用Matlab進(jìn)行了模塊功能驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果顯示FFT單元和脈沖壓縮模塊功能均正確無誤；另外改進(jìn)后的FFT和脈沖壓縮模塊相對于兩者的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在硬件資源上節(jié)省了約五分之二。關(guān)鍵詞：合成孔徑雷達(dá)，RD成像算法，脈沖壓縮，F(xiàn)FTIABSTRACTSyntheticApertureRadar(SAR)isanactivemicrowaveremot
5、esensingimagingradar,whichcanobtainhighresolutiontwo-dimensionalSARimages.TheSARcanobtaintheradarimagebytransmittingelectromagneticwaveandreceivingtheecho.Comparedwiththeinfrared,opticalandothertraditionalimagingmethods,ithasmanyadvantages,suchasall-day,all-weather,penetratingandhighresolution.SoS
6、ARhashighpracticalvalueinmilitaryandcivilapplications.Inaddition,withthedevelopmentofSARsysteminmultipolarizationandreal-time,echodataismoreandtheprocessingtimeisshorter.Sothetraditionaldigitalsignalprocessorcan’tmeettherequirementsofreal-timeimagingsystem.SotheimagingalgorithmofSARisdeeplystudied
7、inthispaper.Firstly,IintroducethebasicprincipleofSARimagingsystem,andexplainthereasonwhySARcangethighresolutioninbothrangeandazimuth.Thenlinearfrequencymodulationsignalanditscharacteristics,theprocessofmatchedfil
