基于FPGA的FMCW地基SAR實(shí)時(shí)信號處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間:2022-11-03 19:15
近年來,將FPGA作為雷達(dá)數(shù)字化處理技術(shù)的核心,已成為現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展趨勢,其易重構(gòu)特性和豐富的IP核資源,外加優(yōu)良的時(shí)鐘管理模塊、高速的并行流水結(jié)構(gòu)以及靈活的綜合布線能力,恰好迎合了現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)高精度、高質(zhì)量、高實(shí)時(shí)性的要求。在眾多種類的雷達(dá)中,基于調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)的地基SAR即邊坡監(jiān)測雷達(dá)是本文主要的研究對象,它就是利用地基天線在水平軌道上勻速運(yùn)動,形成方位向合成孔徑以獲取目標(biāo)區(qū)域的二維SAR圖像,再通過天線多次往復(fù)重軌運(yùn)動獲取目標(biāo)區(qū)域連續(xù)時(shí)間的二維SAR數(shù)據(jù),這樣就可連續(xù)監(jiān)測目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)情況,以達(dá)到實(shí)時(shí)預(yù)警邊坡滑坡災(zāi)害發(fā)生的現(xiàn)實(shí)目的。而邊坡監(jiān)測雷達(dá)的數(shù)字處理部分就是依靠FPGA+DSP的異構(gòu)平臺來實(shí)現(xiàn)地基SAR二維數(shù)據(jù)處理,FPGA在其中起到了數(shù)據(jù)采集傳輸和數(shù)據(jù)預(yù)處理的重要作用,但因其在距離向和方位向分別采用了針對FMCW的解線調(diào)頻技術(shù)和全方位向時(shí)域聚焦成像的BP算法,雖然最終的雷達(dá)二維信息處理結(jié)果具有較高的信噪比和成像質(zhì)量,但卻存在系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)傳輸量和計(jì)算量巨大,算法運(yùn)行時(shí)間過長、效率較低的問題。為解決上訴問題,本文針對性設(shè)計(jì)了“基于FPGA的FMCW雷達(dá)實(shí)時(shí)信號處理...
【文章頁數(shù)】:69 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外雷達(dá)實(shí)時(shí)處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.3 本文主要工作及章節(jié)安排
2 地基SAR成像處理及系統(tǒng)架構(gòu)
2.1 引言
2.2 距離向高分辨
2.2.1 FMCW信號模型
2.2.2 匹配濾波
2.2.3 解線頻調(diào)
2.2.4 加窗處理
2.3 方位向高分辨
2.3.1 合成孔徑原理
2.3.2 BP成像方法
2.3.3 SAR成像處理
2.4 邊坡監(jiān)測雷達(dá)系統(tǒng)
2.4.1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)
2.4.2 系統(tǒng)工作流程及任務(wù)分配
2.4.3 FPGA實(shí)時(shí)處理需求分析
2.5 小結(jié)
3 FPGA實(shí)時(shí)預(yù)處理
3.1 引言
3.2 FPGA系統(tǒng)頂層及軟件工作流程
3.2.1 系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)
3.2.2 軟件工作流程
3.3 實(shí)時(shí)處理模塊
3.3.1 實(shí)時(shí)處理頂層及子模塊調(diào)度
3.3.2 相干積累子模塊
3.3.3 加窗濾波子模塊
3.3.4 Dechirping處理子模塊
3.4 小結(jié)
4 實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)調(diào)試及驗(yàn)證
4.1 引言
4.2 實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)硬件平臺
4.3 實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)評估
4.3.1 可行性仿真驗(yàn)證
4.3.2 系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)評估
4.3.3 實(shí)時(shí)處理中的關(guān)鍵控制時(shí)序
4.4 小結(jié)
5 結(jié)束語
5.1 論文工作總結(jié)
5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文宇研究成果清單
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于FPGA的雷達(dá)實(shí)時(shí)測速系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)[J]. 陳珞,白雪楊. 電子測量技術(shù). 2017(06)
[2]基于MATLAB的FFT離散頻譜分析[J]. 周盼,甘麗群,劉華超. 電腦知識與技術(shù). 2016(36)
[3]基于ChipScope的EDA實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)[J]. 劉力. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用. 2016(11)
[4]一種基于FPGA的寬帶SAR信號數(shù)字化方法[J]. 李艷華,肖文光. 空軍預(yù)警學(xué)院學(xué)報(bào). 2016(05)
[5]對線性調(diào)頻脈壓雷達(dá)的改進(jìn)移頻干擾研究[J]. 孟超普,程林,王秀錦. 艦船電子對抗. 2016(03)
[6]高分辨率滑動聚束SAR BP成像及其異構(gòu)并行實(shí)現(xiàn)[J]. 唐江文,鄧云凱,王宇,趙碩,李寧. 雷達(dá)學(xué)報(bào). 2017(04)
[7]FPGA和DSP間基于SRIO的高速通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 陳婷,岳強(qiáng),汪洋. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2016 (03)
[8]毫米波FMCWSAR系統(tǒng)設(shè)計(jì)與成像研究[J]. 蔡永俊,張祥坤,姜景山. 現(xiàn)代雷達(dá). 2016(02)
[9]一種用于合成孔徑雷達(dá)的數(shù)字去斜方法[J]. 詹學(xué)麗,王巖飛,王超,李和平. 雷達(dá)學(xué)報(bào). 2015(04)
[10]匹配濾波在SAR目標(biāo)單個(gè)散射部件檢測中的應(yīng)用[J]. 丁柏圓,文貢堅(jiān),鐘金榮,馬聰慧. 中國圖象圖形學(xué)報(bào). 2015(03)
碩士論文
[1]BP雷達(dá)成像算法并行化研究[D]. 謝林.南京大學(xué) 2013
本文編號:3700471
【文章頁數(shù)】:69 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外雷達(dá)實(shí)時(shí)處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.3 本文主要工作及章節(jié)安排
2 地基SAR成像處理及系統(tǒng)架構(gòu)
2.1 引言
2.2 距離向高分辨
2.2.1 FMCW信號模型
2.2.2 匹配濾波
2.2.3 解線頻調(diào)
2.2.4 加窗處理
2.3 方位向高分辨
2.3.1 合成孔徑原理
2.3.2 BP成像方法
2.3.3 SAR成像處理
2.4 邊坡監(jiān)測雷達(dá)系統(tǒng)
2.4.1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)
2.4.2 系統(tǒng)工作流程及任務(wù)分配
2.4.3 FPGA實(shí)時(shí)處理需求分析
2.5 小結(jié)
3 FPGA實(shí)時(shí)預(yù)處理
3.1 引言
3.2 FPGA系統(tǒng)頂層及軟件工作流程
3.2.1 系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)
3.2.2 軟件工作流程
3.3 實(shí)時(shí)處理模塊
3.3.1 實(shí)時(shí)處理頂層及子模塊調(diào)度
3.3.2 相干積累子模塊
3.3.3 加窗濾波子模塊
3.3.4 Dechirping處理子模塊
3.4 小結(jié)
4 實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)調(diào)試及驗(yàn)證
4.1 引言
4.2 實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)硬件平臺
4.3 實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)評估
4.3.1 可行性仿真驗(yàn)證
4.3.2 系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)評估
4.3.3 實(shí)時(shí)處理中的關(guān)鍵控制時(shí)序
4.4 小結(jié)
5 結(jié)束語
5.1 論文工作總結(jié)
5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文宇研究成果清單
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于FPGA的雷達(dá)實(shí)時(shí)測速系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)[J]. 陳珞,白雪楊. 電子測量技術(shù). 2017(06)
[2]基于MATLAB的FFT離散頻譜分析[J]. 周盼,甘麗群,劉華超. 電腦知識與技術(shù). 2016(36)
[3]基于ChipScope的EDA實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)[J]. 劉力. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用. 2016(11)
[4]一種基于FPGA的寬帶SAR信號數(shù)字化方法[J]. 李艷華,肖文光. 空軍預(yù)警學(xué)院學(xué)報(bào). 2016(05)
[5]對線性調(diào)頻脈壓雷達(dá)的改進(jìn)移頻干擾研究[J]. 孟超普,程林,王秀錦. 艦船電子對抗. 2016(03)
[6]高分辨率滑動聚束SAR BP成像及其異構(gòu)并行實(shí)現(xiàn)[J]. 唐江文,鄧云凱,王宇,趙碩,李寧. 雷達(dá)學(xué)報(bào). 2017(04)
[7]FPGA和DSP間基于SRIO的高速通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 陳婷,岳強(qiáng),汪洋. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2016 (03)
[8]毫米波FMCWSAR系統(tǒng)設(shè)計(jì)與成像研究[J]. 蔡永俊,張祥坤,姜景山. 現(xiàn)代雷達(dá). 2016(02)
[9]一種用于合成孔徑雷達(dá)的數(shù)字去斜方法[J]. 詹學(xué)麗,王巖飛,王超,李和平. 雷達(dá)學(xué)報(bào). 2015(04)
[10]匹配濾波在SAR目標(biāo)單個(gè)散射部件檢測中的應(yīng)用[J]. 丁柏圓,文貢堅(jiān),鐘金榮,馬聰慧. 中國圖象圖形學(xué)報(bào). 2015(03)
碩士論文
[1]BP雷達(dá)成像算法并行化研究[D]. 謝林.南京大學(xué) 2013
本文編號:3700471
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