机载超宽带合成孔径雷达信号处理板设计与实现.pdf

文档介绍：国防科学技术大学
硕士学位论文
机载超宽带合成孔径雷达信号处理板设计与实现
姓名:段巧雄
申请学位级别:硕士
专业:电子科学与技术
指导教师:李悦丽
2010-11
国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
摘要
采用合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar -SAR)技术能够获得全天候、全
天时、远距离的高分辨雷达图像,因而具有广阔的应用前景。SAR 成像的信号处
理流程复杂,运算量大,特别是机载超宽带(Ultra Wide Band-UWB)合成孔径雷
达的实时成像对处理机的性能指标要求很高,主要表现为大的数据处理能力,大
的数据存储能力和传输能力。
本文首先从 SAR 成像基本原理出发,分析了 UWB-SAR 实时信号处理的基本
参数,比较了 UWB-SAR 的主要成像算法,并详细介绍了改进波数域(Modify
Wavenumber Domain-MWD )算法和非线性调频尺度变换(Nonlinar Chirp
Scaling-NCS)算法的原理,对两种算法用于 UWB-SAR 实时成像的可行性进行了
对比分析。结合子带子孔径 NCS 算法分析了 UWB-SAR 的信号处理流程,并估算
了机载 UWB-SAR 实时信号处理对运算量和存储量的需求。
UWB-SAR 实时处理板的结构设计和器件选型非常关键。论文分析比较了通用
SAR 实时信号处理板结构特点,根据 UWB-SAR 的处理需求,结合子带子孔径的
NCS 算法提出了一种多 DSP+FPGA 的实时信号处理板结构。信号处理板上同时
具备多片高性能的 DSP 和 FPGA,DSP 开发简单,运算精度高,FPGA 运算速率
高;板上集成了 2Gbit 的 DDR2SDRAM 存储器,可以实现大容量数据矩阵的转置,
解决了信号处理板对存储量的要求;DSP 之间,DSP 与 FPGA 间采用 LINK 协议
互联,使得处理板的拓扑结构更为灵活,能够适应算法流程的变化。
最后,论文完成了信号处理板的各功能模块设计以及 PCB 设计,并分析了高
速数据线的信号完整性问题。信号处理板的调试工作取得了初步的成果:DSP 各
处理单元工作稳定,对 DDR2 SDRAM 数据访问正常,并实现了 FPGA 与 DSP 的
LINK 口通信。
该处理板具有运算能力强,拓扑结构灵活的特点,能够较好的适应 UWB-SAR
实时成像处理的需求,以此为基础构建高性能机载 UWB SAR 信号处理机是可行
的。

主题词:机载 UWB-SAR;NCS 算法;子带子孔径;实时信号处理
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国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
ABSTRACT
Synthetic Aperture Radar (SAR) can achieve long range, high resolution imagery
in all weather conditions, day and night. So it has been used in many regions. The signal
processing flow of SAR plicated, especially for the Ultra Wide Band-SAR
(UWB-SAR). A high performance signal processor for the UWB-SAR real-time
imaging is very mainly behaves in the processing ability, the storage
memory and the transmiting rate.
In this article the SAR theory is introduced at first. Then the basic parameters of
the UWB-SAR real-time signal processing and the imaging algorithms are
Modify Wavenumber Domain (MWD) algorithm and the Nonlinar Chirp Scaling (NCS)
is analyzed pared in bined with the sub-zone and sub-aperture NCS
algorithm, the operation and storage quantity is estimated fo