星地SAR数据采集与存储系统的研究与实现

论文摘要

合成孔径雷达(SAR)是主动式微波成像雷达,是利用信号处理技术以小的真实孔径天线达到高分辨率成像的雷达系统,由于其在民用和军事方面的应用,越来越受到广泛的关注。近年来随着合成孔径雷达的高速发展,对作为其重要部分的数据采集和存储系统提出了越来越高的要求,现有的一些数据记录器已渐渐无法满足SAR系统对高速数据采集和存储提出的要求。SAR系统对数据采集和存储处理需要满足对正交两路(I/Q)雷达回波信号的数据同时采集,并实现高速传输和大容量长时间实时存储。受硬件发展的限制,目前很难实现对回波数据长时间的全程记录。为实现数据长时间无间断存储,本文采用了记录有效回波信号的办法。在星载SAR中,需要接收机对所接收回波信号中有效回波所处的位置进行检测。文中根据不同情况提出了两种信号检测的算法,并设计、实现了一种应用于SAR、基于SATA硬盘的高速数据采集和存储系统。采用FPGA实现系统工作时序控制,SMT387模块完成FAT32文件系统下的数据格式转换和对硬盘的操作。本文主要工作如下:1、提出了两种信号检测的方法实现对雷达回波的检测,并基于恒虚警处理技术提出一种检测门限的计算方法,从理论推导和系统测试结果对其进行了验证。2、全面介绍数据采集与存储系统的组成结构及设计原理,分别对各模块从工作原理到实现过程进行了详细地介绍。3、完成了基于FPGA的系统总体时序控制和系统工作流程的设计与实现,实现了对SHB数据传输总线的控制。4、完成了存储模块的软件设计实现,实现了有效回波的检测和数据格式转换。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 数据采集与存储技术的现状与发展
• 1.2 星地SAR 系统对数据采集与存储技术的要求
• 1.3 研究内容概述
• 1.4 作者完成工作及本文结构
• 第二章 数据采集与存储基本理论理论
• 2.1 数据采集理论
• 2.1.1 采样
• 2.1.2 量化
• 2.1.3 编码
• 2.2 数据存储
• 2.2.1 串行存储总线SATA
• 2.2.2 FAT32 文件系统
• 第三章 雷达回波检测算法研究
• 3.1 信号检测基本理论
• 3.2 基于纽曼-皮尔逊准则的滑窗检测算法
• 3.3 基于脉冲压缩的滑窗检测算法
• 3.3.1 匹配滤波数字脉冲压缩理论基础
• 3.3.2 分段脉冲压缩理论基础
• 3.4 小结
• 第四章 星地SAR 高速数据采集与存储系统的实现
• 4.1 系统构成及设计原理
• 4.2 数据采集模块
• 4.2.1 输入模拟信号调理
• 4.2.2 A/D 转换实现
• 4.3 采集控制模块
• 4.3.1 FPGA 芯片
• 4.3.2 SHB 总线控制
• 4.3.3 STC 编码控制
• 4.3.4 总体时序控制
• 4.3.5 外部工作指示灯控制
• 4.4 数据存储模块
• 4.4.1 SMT387 介绍
• 4.4.2 SMT387 工作载板
• 4.4.3 数据存储实现
• 4.5 系统工作流程
• 4.5.1 系统工作方案I
• 4.5.2 系统工作方案II
• 4.5.3 各方案性能比较
• 4.6 小结
• 第五章 系统测试与结果分析
• 5.1 数据采集性能测试
• 5.1.1 A/D 转换器的动态参数
• 5.1.2 A/D 转换器动态参数的测试方法
• 5.1.3 频域能量的泄漏问题
• 5.1.4 测试方案
• 5.1.5 测试设备
• 5.1.6 测试结果
• 5.2 有效回波检测与存储测试
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录 实物照片
• 硕士期间的研究成果
• 个人简介