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合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)可以全天时、全天候地对目标进行监测,在民用和军事领域均有重要的使用价值。随着微电子技术和计算机技术的高速发展,高分辨率SAR实时成像技术成为当前SAR技术的研究热点之一。本文围绕高分辨率SAR实时成像技术、通用SAR实时成像系统的设计展开。主要研究内容和创新性贡献包括:
一、针对CS算法中二维空变的相位因子实时计算问题,简化了各相位因子的计算表达式,提出了利用“补偿深度”减少各个因子在实时成像中所需的运算量,给出了各相位因子“补偿深度”的计算方法。
二、深入研究了MD和SAC两种自聚焦算法。对MD算法,提出了一种新的子图相关结果的分段累加方法,能够更有效地估计调频斜率误差,并降低了运算量。在SAC算法中,指出了方位向FFT的最小长度限制以及距离徙动校正误差会降低SAC的有效频谱重叠量,提出通过减少频谱搬移量来增大有效频谱重叠量的方法,降低了距离徙动校正不精确的影响。
三、详细分析了SAR实时成像处理的硬件资源需求,深入研究了SAR实时成像处理机的体系结构,包括SAR实时成像应用中的DSP芯片选取原则、多种层次并行处理技术,讨论了SAR实时成像的任务分配方式。提出了一种通用、可扩展、拓扑灵活、可重构的SAR实时成像处理机架构,详细介绍了处理机的架构、组成、并行结构以及互联结构;设计并成功研制出基于TS201的高速、大容量、高数据吞吐率的通用信号处理板。
四、研制完成了一种基于ADSP-TS201芯片的杂波锁定与方位向预滤波降采样相结合的方位向预处理器。与传统的预处理器相比,输入距离线长度、FIR滤波器阶数大大提高。
五、给出了一种结合运动补偿的CS算法在通用SAR实时成像处理机中的实现方法。结合各种算法、代码优化方法,仅使用一块通用信号处理板实现了整个处理流程,给出了各节点的任务分配、工作时序及成像结果。
本文的主要研究内容已应用于实际系统中,并取得了良好的成像效果。