基于FPGA的微型SAR實時成像處理研究.pdf

1、合成孔徑雷達（SAR）成像技術是雷達技術中一個十分重要的應用。而以無人機作為運動載體，高分辨微型 SAR實時成像技術也日益成為研究熱點。與傳統(tǒng)的機載雷達相比，無人機上微型SAR實時成像系統(tǒng)對雷達的體積、重量、功耗都有苛刻的要求。本文主要論述了一種基于單片FPGA的雷達實時成像系統(tǒng)。
　　本文首先介紹了合成孔徑雷達實時成像處理技術的發(fā)展狀況和應用，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的成像原理進

2、行分析以及對主處理芯片進行選型。文中確定了成像算法，采用距離多普勒算法。系統(tǒng)設計中處理芯片選擇了Z7系列芯片。Zynq-7000系列產品是首款在一塊芯片上同時集成了雙核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。同時對于復雜的高精度算法（如運動參數估計、多普勒中心估計）也可以由ARM處理器進行處理。而芯片中集成的FPGA可以完成成像的主要算法流程，來實現實時成像處理。
　　數據預處理是實現實時成像的重

3、要環(huán)節(jié)。數字下變頻將中頻直接采集的數字信號轉變?yōu)榛鶐盘?。經數字下變頻處理后的數據進行濾波抽取，濾波抽取在保證距離向信號不失真的同時減少了數據量，節(jié)省資源。方位向預濾波在保證方位向信號不失真的同時減少數據量，增加處理時間間隔。方位向預濾波前的數據10KHz，而方位預濾波后，數據的重頻為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據預處理之后進行的，主要包括一次補償、距離徙動校正和方位壓縮。一次補償、

4、距離徙動校正操作使成像更加清晰，分辨率更高。經方位脈壓后，最終實現系統(tǒng)成像處理。為了節(jié)省資源，更高效地進行成像處理，本文提出了模塊復用的思想。根據一次補償、距離徙動校正、方位脈壓的結構特點，將三個模塊用一個模塊復用處理，實現資源高利用率。最后對系統(tǒng)進行測試，一幅SAR圖像方位向數據位8192，而數據重頻為500Hz，則要求在16s內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，所以達到了實時成像的要求，完成了任務指標。