太赫茲ISAR成像方法及其FPGA實現(xiàn).pdf

1、太赫茲頻段高、波長短，非常適合于極大信號帶寬的實現(xiàn)，基于THz頻段成像雷達具有更高的成像分辨率，能夠更加精確的獲取非合作目標的精細圖像。同時，太赫茲波具有良好的反隱身和抗干擾能力，使得THz-ISAR成像技術(shù)在對空間目標成像探測和識別方面具有重大的應(yīng)用前景。因此，對空間目標的THz-ISAR成像技術(shù)研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　FPGA是一種新型高性能的可編程器件。工藝的改進使FPGA集成度和性能提高，F(xiàn)PGA內(nèi)部各個模

2、塊可并行工作，計算效率高；FPGA在運算簡單但運算量大的應(yīng)用中有很大優(yōu)勢，而THz-ISAR成像處理流程較為固定，運算量較大。因此，THz-ISAR成像及其FPGA實現(xiàn)是目前雷達信號處理領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。
　　本文重點研究了太赫茲ISAR空間目標成像方法及其關(guān)鍵處理模塊的FPGA實現(xiàn)方法，主要工作和成果分述如下：
　　1.深入研究了THz-ISAR成像原理與方法。針對THz-ISAR電磁散射特征和空間目標的運動特點，在分析

3、THz-ISAR回波模型的基礎(chǔ)上，提出一種有效的空間目標 THz-ISAR成像方法。該方法考慮到空間目標的高速運動將導(dǎo)致雷達接收到的回波非相干、一維距離像發(fā)生展寬和平移等影響，利用回波相干化方法以提高空間目標一維距離像的聚焦度；并通過高效的基于互相關(guān)的包絡(luò)對齊和最小熵搜索的自聚焦處理方法對空間目標平動分量進行估計和補償；同時，考慮到空間目標尺寸較大的情況，目標轉(zhuǎn)動時散射點將發(fā)生越距離單元徙動現(xiàn)象，采用一階Keystone變換實現(xiàn)了散射點

4、徙動的有效補償；再通過基于最小熵搜索的自聚焦處理方法得到空間目標的二維高分辨率圖像。仿真數(shù)據(jù)和演示驗證平臺錄取的實測數(shù)據(jù)驗證了上述THz-ISAR成像算法的有效性。
　　2.在深入研究太赫茲ISAR成像中回波相干化、包絡(luò)對齊、散射點距離徙動校正理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計了回波相干化、互相關(guān)法和Keystone變換等關(guān)鍵處理模塊的FPGA實現(xiàn)方案，并進行了仿真實現(xiàn)，通過FPGA仿真處理結(jié)果與Matlab處理結(jié)果的對比分析，驗證了FPGA實現(xiàn)

5、方法的正確性。
　　3.基于矩陣分割思想，在FPGA中實現(xiàn)了成像處理中的大規(guī)模矩陣的轉(zhuǎn)置。在ISAR成像處理流程中，需要對距離向數(shù)據(jù)和方位向數(shù)據(jù)分別進行處理，這其中便涉及矩陣數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)置操作，然而FPGA內(nèi)部BRAM資源有限，因此矩陣轉(zhuǎn)置的實現(xiàn)需要利用存儲器DDR2 SDRAM。采用矩陣分割的方法，將存儲在DDR2 SDRAM中的大規(guī)模矩陣數(shù)據(jù)分成若干矩陣塊，利用FPGA內(nèi)部的RAM資源，對每個矩陣塊進行轉(zhuǎn)置，從而完成大規(guī)模矩陣的轉(zhuǎn)