基于FPGA的微型SAR實(shí)時(shí)成像處理研究.pdf

1、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，無人機(jī)上微型SAR實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)對雷達(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，對基于FPGA的成像系統(tǒng)做了總體介紹。
　　隨后，本文對合成孔徑雷達(dá)的成像原理進(jìn)

2、行分析以及對主處理芯片進(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)勢在于能夠高效地控制系統(tǒng)流程。同時(shí)對于復(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

3、要環(huán)節(jié)。數(shù)字下變頻將中頻直接采集的數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶐盘?。?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不失真的同時(shí)減少了數(shù)據(jù)量，節(jié)省資源。方位向預(yù)濾波在保證方位向信號不失真的同時(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、

4、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。最后對系統(tǒng)進(jìn)行測試，一幅SAR圖像方位向數(shù)據(jù)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)。