SAR实时处理器预处理和转置存储技术的研究与实现

摘要

机载合成孔径雷达(SAR)可以在载机飞行的同时,获得高分辨率合成孔径雷达图像.其在军事和民用领域都取得了广泛的应用.方位预处理和转置存储器是合成孔径雷达成像算法中重要的组成部分.由于成像算法复杂,而且雷达数据量大、速率高,方位预处理和转置存储器的实时实现具有很大的挑战性.因此,根据系统要求,针对性地选用不同的处理芯片,采用合理的处理结构、优化软硬件处理算法,高效、实时完成方位预处理和大容量数据的高速转置,是一件非常重要的工作.该文的研究工作是紧紧围绕着机载SAR系统实时成像处理器信号处理的研制展开的.文章首先阐述了合成孔径雷达的成像原理,然后结合电子所机载合成孔径雷达实时数字成像处理器工程项目,对成像处理中的方位预处理部分进行了研究,设计开发了采用ADSP21160作为核心处理部件进行方位预处理的高速信号处理板.通过优化的结构设计和软件流程,有效保证了硬件资源的高效利用,实现了方位向的实时预处理.通过对SAR实时成像转置存储器的基本工作原理的分析,讨论了转置存储器的两种主要结构:三页式结构和两页式结构,并指出了这两种结构各自的优缺点.重点介绍了两页式转置存储器结构的典型应用,并给出了具体的电路实现结构.最后根据具体项目要求,以大容量DDR SDRAM内存条作为主存储器,以Altera公司最新一代百万门级FPGA器件——Stratix器件为控制器件,采用基于IP Core设计的存储器控制方案,研制出高速、大容量实时转置存储器,实现大容量数据的高速实时转置与逆转置.

目录

文摘

英文文摘

研究成果声明及关于论文使用权的说明

第一章绪论

1.1合成孔径雷达的发展概况

1.2 SAR实时成像数字处理技术

1.3本文的主要内容和创新点

第二章合成孔径雷达的基本原理

2.1引言

2.2机载SAR基本原理及其回波信号数学模型

2.2.1合成孔径原理

2.2.2点目标回波信号数学模型

2.2.3距离向分辨率

2.2.4方位向分辨率

2.3机载SAR成像处理的理论模型

2.4机载SAR实时成像处理器

2.5小结

第三章方位预处理的实现

3.1引言

3.2方位预处理原理

3.3预滤波参数计算

3.4方位预处理运算量的估计

3.5方位预处理设计中的难点及关键技术分析

3.6方位预处理的ADSP21160实现

3.6.1 ADSP21160简介

3.6.2方位预处理器的硬件设计

3.6.3方位预处理器的软件设计

3.6.4实验结果

3.7其它方案的方位预处理实现

3.7.1方位预处理的CPLD实现

3.7.2方位预处理的TIDSP实现

3.7.3方位预处理的ADSP21062实现

3.8 小结

第四章转置存储器的实现

4.1引言

4.2转置存储器工作原理

4.3转置存储器的结构

4.3.1三页式结构

4.3.2两页式结构

4.4转置存储器的实现

4.4.1传统的实现方式

4.4.2采用自控SDRAM的实现方式

4.5小结

第五章总结

参考文献

作者攻读硕士学位期间发表的主要论文

致谢