星載SAR星上實(shí)時(shí)成像處理器的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、星載合成孔徑雷達(dá)(SyntheticApertureRadar,SAR)系統(tǒng)是近年來(lái)SAR領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家相繼發(fā)射了各自的星載SAR系統(tǒng)，并投入使用。 傳統(tǒng)的星載SAR需要把原始數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)傳通道發(fā)送到地面，通過地面后處理來(lái)完成原始數(shù)據(jù)到圖像的成像處理，這一方面是由于SAR成像的復(fù)雜性，另一方面更是由于星上環(huán)境對(duì)信號(hào)處理硬件的苛刻要求。近年來(lái)，隨著數(shù)字集成電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，在星上完成SAR成像處理已成為可

2、能，同時(shí)也成為未來(lái)星載SAR技術(shù)的一種發(fā)展趨勢(shì)。星上實(shí)時(shí)成像處理器是未來(lái)先進(jìn)星載合成孔徑雷達(dá)(SAR)的重要組成部分，它以能滿足星上環(huán)境要求的信號(hào)處理機(jī)為硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)SAR原始數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)成像，并作為圖像壓縮、目標(biāo)識(shí)別及目標(biāo)信息提取等其它星上數(shù)據(jù)處理步驟的基礎(chǔ)，達(dá)到快速識(shí)別目標(biāo)、減小數(shù)傳壓力、有效提取數(shù)據(jù)的目的。 針對(duì)兩套典型系統(tǒng)，本文對(duì)星載SAR及其實(shí)時(shí)成像處理器參數(shù)和指標(biāo)作了分析，確定了星上實(shí)時(shí)成像處理方案。針對(duì)星上環(huán)境對(duì)處理

3、器器件的限制，提出了基于Xilinx公司高性能、抗輻照、可編程Virtex-Ⅱ系列FPGA器件的星上實(shí)時(shí)成像處理器實(shí)現(xiàn)方案。 方案采用最常用的距離-多普勒(R-D)成像算法，整個(gè)成像處理器由預(yù)處理器、距離壓縮、轉(zhuǎn)置存儲(chǔ)器(CornerTurningMemory，CTM)、方位壓縮四個(gè)模塊組成，所有模塊均以VirtexⅡ系列FPGA為主要處理器件。 本文第三章對(duì)星上實(shí)時(shí)成像處理器總體方案進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，第四章簡(jiǎn)要介紹了成

4、像處理器系統(tǒng)的主要處理芯片-VirtexⅡ系列FPGA芯片的主要特性及其航天應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。第五章至第八章介紹實(shí)時(shí)成像處理器的各處理模塊。其中，第五章詳細(xì)介紹了預(yù)處理的實(shí)現(xiàn)方案，方案將距離向和方位向預(yù)處理在一片XC2V1000FPGA芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)，有效減小了系統(tǒng)的體積和重量，增加了可靠性。第六章闡述了距離壓縮的原理、實(shí)現(xiàn)方法、FPGA硬件實(shí)現(xiàn)方案。第七章從目的、功能、原理等方面對(duì)CTM論述，并給出了詳細(xì)的硬件實(shí)現(xiàn)和測(cè)試結(jié)果。第八章給出了方位壓縮