【摘要】：合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一種能實現(xiàn)高分辨、遠距離、廣范圍的成像雷達,具有很高的軍事應(yīng)用價值,是近些年來雷達研究的熱點。SAR回波數(shù)據(jù)多用來評估系統(tǒng)設(shè)計、成像和參數(shù)指標。實測SAR回波數(shù)據(jù)多需要飛機(機載)或衛(wèi)星(星載)運載雷達獲得對地回波。然而,高飛行成本使得雷達系統(tǒng)的測試成本較高。所以,為了降低成本,研制出一種SAR回波信號模擬源來模擬獲得所需的回波數(shù)據(jù)是一種有效的途徑。傳統(tǒng)的SAR應(yīng)用于偵查領(lǐng)域,回波數(shù)據(jù)只需要在單次仿真任務(wù)確定后生成即可,對回波仿真的時間沒有嚴格的要求,目前存在的SAR回波模擬器主要有SARSIM和SARAS等。大多數(shù)的回波模擬器都是基于PC平臺的模擬,雖然能保證回波模擬的精度,但是回波模擬的時間遠不能滿足實時性的要求。隨著SAR應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展,SAR開始被應(yīng)用于組合導航控制中,SAR仿真參與閉環(huán)仿真實驗中,SAR模擬器需要根據(jù)實時提供的雷達飛行航跡,實時的提供回波信號,以供閉環(huán)仿真中的反饋控制使用[1]。很顯然,傳統(tǒng)的PC機和工作站平臺的SAR模擬系統(tǒng),由于其在模擬效率、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)形式上的劣勢,無法應(yīng)用在實時仿真的環(huán)境中。因此,本文致力于提出快速并行SAR回波信號模擬算法與工程實現(xiàn)方法。高重頻彈載SAR回波信號模擬的數(shù)據(jù)量大,對處理的實時性要求很高。以此為背景,本文研究實時性要求極高的回波模擬方案設(shè)計。以減少運算量和提高工程化并行度為目的,本文又完成了一系列算法改進及工程優(yōu)化工作。首先,為減少計算量,研究計算量較少且模擬精度足夠高的同心圓算法,給出其基本原理并分析工程化實現(xiàn)流程。其次,為實現(xiàn)并行工作,研究雷達工作在不同模式時合理有效的對地面場景的分塊方法及數(shù)據(jù)組織存儲方法。再次,合理選取芯片實現(xiàn)芯片間并行對各子場景回波模擬,本文選用FPGA芯片及DSP芯片,給出各芯片的各個工作步驟時序、計算量并分析芯片的實時運算能力。為定量分析本文方法的實時模擬能力,本文以實際的SAR系統(tǒng)工作參數(shù)為例,分析了10KHz重頻下的天線照射地面場景的回波模擬所需要的時間。特別地,考慮到地面高低起伏會帶來陰影,本文討論了根據(jù)DEM數(shù)據(jù)計算陰影信息的方法。最后,通過對比軟件模擬和硬件工程模擬的結(jié)果驗證算法工程化實現(xiàn)的精度。尤其得,通過利用模擬的回波成像并分析成像質(zhì)量,有力地驗證了算法及工程化的有效性。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN957.51

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本文編號：2554476