基于fpga的微型sar實(shí)時(shí)成像處理研究

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1、基于FPGA的微型SAR實(shí)時(shí)成像處理研究作者姓名李志華學(xué)校導(dǎo)師姓名、職稱(chēng)王虹現(xiàn)副教授領(lǐng)域電子與通信工程企業(yè)導(dǎo)師姓名、職稱(chēng)張濤研究員申請(qǐng)學(xué)位類(lèi)別工程碩士提交學(xué)位論文日期2014年12月學(xué)校代碼10701學(xué)號(hào)1202121506分類(lèi)號(hào)TN95密級(jí)公開(kāi)西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于FPGA的微型SAR實(shí)時(shí)成像處理研究作者姓名：李志華領(lǐng)域：電子與通信工程學(xué)位類(lèi)別：工程碩士學(xué)校導(dǎo)師姓名、職稱(chēng)：王虹現(xiàn)副教授企業(yè)教師姓名、職稱(chēng)：張濤研究員提交日期：2014年12月Researchofmini-SARReal-timeImagingBasedonFPGAAthesiss

2、ubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationEngineeringByLiZhiHuaSupervisor:WangHongXianDecember2014西安電子科技大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性（或創(chuàng)新性）聲明秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包含其他

3、人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果；也不包含為獲得西安電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。學(xué)位論文若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切法律責(zé)任。本人簽名：日期：西安電子科技大學(xué)關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解西安電子科技大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬于西安電子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許查閱、借閱論文；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。同時(shí)本人保證，獲得學(xué)位后結(jié)合

4、學(xué)位論文研究成果撰寫(xiě)的文章，署名單位為西安電子科技大學(xué)。保密的學(xué)位論文在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。本人簽名：導(dǎo)師簽名：日期：日期：摘要摘要合成孔徑雷達(dá)（SAR）成像技術(shù)是雷達(dá)技術(shù)中一個(gè)十分重要的應(yīng)用。而以無(wú)人機(jī)作為運(yùn)動(dòng)載體，高分辨微型SAR實(shí)時(shí)成像技術(shù)也日益成為研究熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)的機(jī)載雷達(dá)相比，無(wú)人機(jī)上微型SAR實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)的體積、重量、功耗都有苛刻的要求。本文主要論述了一種基于單片F(xiàn)PGA的雷達(dá)實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)。本文首先介紹了合成孔徑雷達(dá)實(shí)時(shí)成像處理技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用，對(duì)基于FPGA的成像系統(tǒng)做了總體介紹。隨后，本文對(duì)合成孔徑雷達(dá)的成像原理進(jìn)行分析以及對(duì)主

5、處理芯片進(jìn)行選型。文中確定了成像算法，采用距離多普勒算法。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中處理芯片選擇了Z7系列芯片。Zynq-7000系列產(chǎn)品是首款在一塊芯片上同時(shí)集成了雙核ARM和FPGA的芯片。ARM處理器的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠高效地控制系統(tǒng)流程。同時(shí)對(duì)于復(fù)雜的高精度算法（如運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)、多普勒中心估計(jì)）也可以由ARM處理器進(jìn)行處理。而芯片中集成的FPGA可以完成成像的主要算法流程，來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像的重要環(huán)節(jié)。數(shù)字下變頻將中頻直接采集的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶐盘?hào)。經(jīng)數(shù)字下變頻處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波抽取，濾波抽取在保證距離向信號(hào)不失真的同時(shí)減少了數(shù)據(jù)量，節(jié)

6、省資源。方位向預(yù)濾波在保證方位向信號(hào)不失真的同時(shí)減少數(shù)據(jù)量，增加處理時(shí)間間隔。方位向預(yù)濾波前的數(shù)據(jù)10KHz，而方位預(yù)濾波后，數(shù)據(jù)的重頻為500Hz。距離脈壓完成了距離向的一維脈沖壓縮處理。成像算法處理是在數(shù)據(jù)預(yù)處理之后進(jìn)行的，主要包括一次補(bǔ)償、距離徙動(dòng)校正和方位壓縮。一次補(bǔ)償、距離徙動(dòng)校正操作使成像更加清晰，分辨率更高。經(jīng)方位脈壓后，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)成像處理。為了節(jié)省資源，更高效地進(jìn)行成像處理，本文提出了模塊復(fù)用的思想。根據(jù)一次補(bǔ)償、距離徙動(dòng)校正、方位脈壓的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將三個(gè)模塊用一個(gè)模塊復(fù)用處理，實(shí)現(xiàn)資源高利用率。最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，一幅SAR圖像方位向數(shù)據(jù)

7、位8192，而數(shù)據(jù)重頻為500Hz，則要求在16s內(nèi)必須完成一幅圖的處理，在本系統(tǒng)中，10s就可以完成圖像處理，所以達(dá)到了實(shí)時(shí)成像的要求，完成了任務(wù)指標(biāo)。最后是對(duì)本文工作的總結(jié)與展望。用本文論述的方法能達(dá)到更高的成像分辨率。關(guān)鍵詞：SAR，F(xiàn)PGA，實(shí)時(shí)處理，距離多普勒算法論文類(lèi)型：應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)I西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文IIABSTRACTABSTRACTSyntheticApertureRadar(SAR)imagingradartechnologyisaveryimportantapplication.Andasamovingvehiclewith

8、UAVs,high-resolutionmicro-SARreal