星载SAR多普勒中心实时估计技术研究

摘要

星载SAR可以在卫星飞行的同时，获得高分辨率SAR图像。其在军事和民用领域都取得了广泛的应用。多普勒中心估计是SAR成像算法中重要的组成部分。由于雷达数据量大、速率高，多普勒中心估计的实时实现具有很大的挑战性。因此，根据系统要求，针对性地选用高速数字信号处理芯片，采用合理的处理结构、优化软硬件处理算法，高效、实时完成多普勒中心的实时估计，是一件非常重要的工作。 本文的研究工作是紧紧围绕着多普勒中心实时估计处理板的研制展开的。文章首先阐述了星载SAR的成像原理，然后对多普勒中心估计算法进行了研究，接着按照结构化设计的方法设计开发了采用ADSP-TS101s作为核心处理部件进行多普勒中心实时估计的高速信号处理板。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，实现了多普勒中心实时估计的处理。 本文通过对星载SAR多普勒中心实时估计基本工作原理的分析，讨论了高速数字信号处理常用的并行处理技术，包括片内并行、片间并行和系统级并行；重点介绍了多普勒中心处理板的结构化设计方法，并给出了具体模块的设计方法。最后基于设计的数字信号处理平台，采用相关函数法实现多普勒中心的实时估计。 随着超大规模集成电路技术、高密度存储技术和计算机技术的发展，SAR实时数字成像处理器也在不断地发展，其实现方式、算法和系统结构也在不断地调整和改进，全数字化的高分辨率星载实时成像处理系统的研制将是一个非常具有挑战意义的课题。论文以星载SAR多普勒中心估计处理板的设计为例，希望能对未来全数字化星载实时成像处理系统的研制起到一定的参考作用。

目录

文摘

英文文摘

研究成果声明及关于学位论文使用权的说明

第一章绪论

1.1 SAR历史回顾和发展概况

1.2 SAR实时成像数字处理技术

1.3论文的主要内容

第二章星载SAR的基本原理

2.1引言

2.2星载SAR基本原理及其回波信号数学模型

2.3星载SAR的二维分辨率

2.3.1方位分辨率

2.3.2距离分辨率

2.4小结

第三章多普勒中心估计

3.1多普勒参数估计方法研究现状

3.2多普勒中心误差对成像质量的影响

3.3多普勒中心估计原理

3.4多普勒中心估计方法

3.4.1引言

3.4.2利用卫星轨道和姿态数据计算多普勒参数

3.4.3谱分析法估计多普勒中心的数学原理及实现步骤

3.4.4几种方法估计性能的比较

3.4.5从图像域出发的多普勒中心估计方法

3.4.6多普勒中心模糊的解决方法

3.4.7非均匀地面背景下的考虑

3.5小结

第四章多普勒中心估计处理板的实现

4.1引言

4.2并行处理技术

4.2.1并行处理技术概述

4.2.2片内并行

4.2.3片间并行

4.2.4系统级并行

4.3基于ADSP-TS101S阵列的处理板硬件实现

4.3.1 ADSP-TS101S简介

4.3.2 ADSP-TS101S阵列的设计与实现

4.3.3电路的调试

4.4基于ADSP-TS101S的估计算法的实现

4.4.1实时处理条件下的任务分析

4.4.2相关函数法的分析与实现

4.4.3基于DSP的多普勒中心处理板的软件设计

4.4.4实验结果与分析

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

附录一

附录二