前視超分辨雷達(dá)在精確制導(dǎo)、飛行偵查和物資空投等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間和價值,但是普遍存在超分辨圖像分辨率低、運(yùn)算量大,所以開展基于FPGA的超分辨處理對于雷達(dá)實時成像具有很重大的意義。本文針對前視掃描雷達(dá)超分辨成像,開展全變差超分辨成像處理算法研究,設(shè)計了超分辨成像的FPGA架構(gòu)信號處理機(jī),完成了全變差超分辨算法的移植和系統(tǒng)設(shè)計,具體工作內(nèi)容如下:（1）根據(jù)前視掃描雷達(dá)的空間運(yùn)動構(gòu)型,推導(dǎo)點目標(biāo)距離歷史,建立成像場景回波模型,通過回波預(yù)處理然后確定方位向的卷積模型,在正則化約束條件下引入目標(biāo)的梯度信息,推導(dǎo)全變差超分辨成像算法,并且進(jìn)行了理論仿真和實測數(shù)據(jù)處理。（2）針對全變差超分辨雷達(dá)信號處理機(jī)需求,設(shè)計了超分辨成像系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),回波采集板、數(shù)據(jù)處理板和數(shù)據(jù)傳輸背板,以及千兆以太網(wǎng)、高速通信接口和時鐘等重要電路,完成了數(shù)據(jù)的采集緩存、SRIO板間數(shù)據(jù)傳輸以及回波信號預(yù)處理程序設(shè)計。（3）對于全變差超分辨算法中涉及的大量矩陣運(yùn)算,設(shè)計了矩陣脈動陣列乘法器結(jié)構(gòu),針對超分辨算法中的迭代計算,設(shè)計數(shù)據(jù)處理板卡陣列和流水線,實現(xiàn)了硬件電路的加速。（4）針對設(shè)計的超分辨FPGA成像系統(tǒng)完成硬件... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

前視雷達(dá)應(yīng)用場景

第一章緒論3(a)(b)圖1-3NUAA實測數(shù)據(jù)處理。(a)實波束成像；(b)單脈沖成像美國學(xué)者在1993年提出了切航跡方向安裝陣列天線提高方位向分辨率，同時進(jìn)行了仿真驗證[9-12]，同年德國學(xué)者也提出了同樣的方法實現(xiàn)前視SAR成像。德國宇航局在1999年設(shè)計了視景增強(qiáng)區(qū)域成像雷達(dá)系統(tǒng)，并且實現(xiàn)了算法設(shè)計、樣機(jī)制造到掛飛實驗的全過程，實測數(shù)據(jù)結(jié)果如圖1-4所示，陣列天線雷達(dá)的機(jī)載平臺為直升機(jī)，圖1-4(b)是成像的光學(xué)場景，場景中有彎曲的河流和兩岸的樹帶，圖1-4(c)是大尺寸陣列天線的成像結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)河流和岸邊的分界線清晰可見，成像效果較好，但是這種大尺寸陣列天線的設(shè)計本質(zhì)上可以認(rèn)為是實波束成像，只不過是天線孔徑增大提高方位向分辨率，依然不能突破實孔徑的分辨率限制，且成本過高[13-15]。雙基前視合成孔徑雷達(dá)通過發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分置的幾何構(gòu)型，使等距離線和多普勒線準(zhǔn)正交，實現(xiàn)前視雷達(dá)高分辨率成像。德國于2009年進(jìn)行雙基合成孔徑雷達(dá)成像實驗[16]，其中發(fā)射機(jī)采用衛(wèi)星平臺，接收機(jī)采用機(jī)載平臺，驗證了接收機(jī)后視合成孔徑雷達(dá)成像，成像結(jié)果如圖1-5所示。在2006年電子科技大學(xué)楊建宇團(tuán)隊開展雙基合成孔徑雷達(dá)成像的研究[17-19]，并于2013年進(jìn)行機(jī)載雙基實驗，獲得國際首幅機(jī)載雙基前視合成孔徑雷達(dá)圖像[20]，雷達(dá)成像結(jié)果如圖1-6所示，楊教授在該領(lǐng)域做出了重要的貢獻(xiàn)。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4(a)(b)(c)圖1-4陣列天線實測數(shù)據(jù)處理。(a)機(jī)載平臺；(b)成像場景；(c)陣列天線成像結(jié)果圖1-5星載-機(jī)載合成孔徑雷達(dá)后視成像

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]運(yùn)動平臺前視雷達(dá)超分辨成像理論與方法[D]. 張寅.電子科技大學(xué) 2016

碩士論文
[1]機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)前視超分辨技術(shù)研究[D]. 夏潔.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[2]單脈沖雷達(dá)前視成像技術(shù)研究[D]. 楊成杰.南京航空航天大學(xué) 2017
[3]海面動目標(biāo)的檢測及其FPGA實現(xiàn)技術(shù)研究[D]. 楊彬.電子科技大學(xué) 2014
[4]機(jī)載雷達(dá)前視高分辨成像技術(shù)研究[D]. 周道林.電子科技大學(xué) 2011



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