双基SAR前视成像及信号处理机设计与实现

摘要

双基合成孔径雷达，通过收发分置，能够实现正前方区域的高分辨率成像，且具有抗干扰性好、隐蔽性强和抗截获性好等特点，是雷达领域的研究热点，在精确制导、自主着陆等领域具有重要应用价值。 本文围绕双基前视SAR成像及其信号处理机设计等问题，开展了极坐标格式成像算法、信号处理机硬件设计和成像算法FPGA实现等方面的研究，主要内容如下： (1)针对双基前视SAR特定空间几何构型，建立了回波模型，从距离历程、多普勒特性等方面剖析了回波规律，分析了分辨率影响因素，为后续成像算法研究提供了理论指导。 (2)针对经典极坐标格式算法应用于双基前视SAR会引起方位聚焦效果差的问题，设计了一种基于函数映射的极坐标格式算法，并仿真验证该方法在双基前视SAR平台可以获得良好的聚焦效果。 (3)针对双基前视SAR成像算法流程以及信号处理机的功能需求，设计了基于VPX架构的高速信号处理机方案，完成了数据采集板卡和信号处理板卡的器件选型和硬件电路设计。 (4)根据信号处理机硬件资源和成像算法特点，充分利用FPGA高度并行性，采用流水线结合乒乓操作设计思想，完成了成像算法的FPGA程序设计，以及信号处理机系统调试与成像验证试验。 以上研究工作，已通过功能仿真和测试实验验证。

目录

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究动态

1.3 本文主要内容

第二章 双基前视SAR回波建模

2.1 双基前视SAR工作模式

2.1.1 移不变模式

2.1.2 移变模式

2.2 双基前视SAR回波模型

2.2.1 空间几何模型

2.2.2 信号回波模型

2.3 双基前视SAR回波规律

2.3.1 距离历程特性

2.3.2 多普勒特性

2.4 双基前视SAR空间分辨率

2.4.1 距离向分辨率

2.4.2 方位向分辨率

2.5 本章小结

第三章 极坐标格式算法研究

3.1 经典极坐标格式算法

3.1.1 算法原理

3.1.2 二维插值本质

3.2 改进的极坐标格式算法

3.2.1 算法流程

3.2.2 成像算法性能仿真

3.3 本章小结

第四章 信号处理机设计与实现

4.1 信号处理机需求分析

4.2 信号处理机系统设计

4.2.1 信号处理机总体架构

4.2.2 数据采集板卡设计

4.2.3 信号处理板卡设计

4.3 成像处理FPGA实现

4.3.1 数字下变频

4.3.2 脉冲压缩和相位补偿

4.3.3 函数映射

4.3.4 DDR3存储控制器

4.3.5 SRIO高速传输

4.4 本章小结

第五章 系统调试与验证

5.1 信号处理机调试

5.1.1 算法模块

5.1.2 DDR3模块

5.1.3 SRIO模块

5.2 成像系统测试验证

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1工作总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果