机载双模SAR成像处理及硬件实现

论文摘要

合成孔径雷达(SAR),在军用和民用领域已经得到了广泛的应用。以飞机、卫星以及航天飞机为平台的SAR系统的研究,已经有了很高的水平,分辨率也不断的提高。本文主要研究了机载旁视SAR和机载环扫SAR的成像算法,对这二种成像算法做了实测数据处理验证,并在通用数字信号处理硬件系统上实现了实测数据的回放成像处理。论文第一章绪论回顾了SAR技术的发展历史,介绍机载、星载和弹载SAR的背景、应用价值及国内外的发展情况,介绍了数字信号处理器(DSP)在雷达信号处理中的应用,并概述了全文的主要内容。第二章对二维可分离的旁视SAR成像处理算法进行了改进,增加了对回波数据的多普勒中心估计及输出斜平面图像的斜地变换步骤,分别用以校准天线指向和校正图像几何失真。仿真和实测数据的验证结果表明,改进后的算法更适用于机载旁视SAR实测数据成像处理,成像结果与实际场景的几何位置关系相一致。第三章首先研究了机载环扫SAR成像算法原理及其处理流程,根据实际需要,对算法做了调整,减少了计算量,更适合实时处理。对改进后的算法进行了实测数据处理验证,结果表明该算法在环扫成像模式下的有效性。文末进一步分析了运动参数记录误差对成像质量的影响。第四章介绍了Transtech公司基于TS101 DSP芯片开发的通用数字信号处理系统的软硬件资源,并说明了开发环境设置和应用程序开发及调试步骤。第五章研究了在通用数字信号处理硬件系统上实现以上SAR成像算法的方法,运用第二章和第三章研究的成像算法在该平台上分别实现了对机载旁视SAR和环扫SAR的实测数进行处理,实现了地面数据回放。第六章结束语对全文的工作进行总结,并指出了下一步需要继续研究的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 合成孔径雷达
• 1.2 SAR 技术及其研究现状
• 1.3 DSP 在雷达信号处理中的应用简介
• 1.4 本文主要内容
• 第二章 机载旁视SAR 实测数据成像处理
• 2.1 引言
• 2.2 机载旁视SAR 成像模型
• 2.2.1 旁视SAR 的成像几何关系
• 2.2.2 旁视SAR 基本参数
• 2.3 旁视数据成像处理方法
• 2.3.1 参数分析
• 2.3.2 成像处理流程及其分析
• 2.4 仿真及实测数据处理结果
• 2.4.1 点目标仿真数据处理结果
• 2.4.2 实测数据的计算机处理结果
• 2.5 本章小结
• 第三章 机载环扫SAR 实测数据成像处理
• 3.1 引言
• 3.2 机载环扫SAR 模型
• 3.2.1 环扫SAR 成像几何模型
• 3.2.2 机载环扫SAR 基本参数
• 3.3 机载环扫SAR 数据成像处理方法
• 3.3.1 成像处理分析及其流程
• 3.3.2 实测数据的计算机处理结果
• 3.4 运动参数记录误差对成像质量影响的分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 通用数字信号处理系统简介
• 4.1 引言
• 4.2 TigerSHARC 系列DSP 简介
• 4.3 开发系统简介
• 4.3.1 硬件系统
• 4.3.2 软件平台
• 4.4 系统的安装与设置
• 4.4.1 硬件安装及检查
• 4.4.2 主机程序的开发环境设置
• 4.4.3 板卡程序的开发流程及环境设置
• 4.5 应用程序开发流程
• 4.6 本章小结
• 第五章 机载双模SAR 成像处理的实现
• 5.1 引言
• 5.2 通用数字信号处理系统的主机任务及实现
• 5.3 机载旁视SAR 成像处理实现
• 5.3.1 处理流程中各任务分析
• 5.3.2 模块划分及硬件资源配置
• 5.3.3 使用优化库对程序进行优化
• 5.3.4 旁视SAR 数据回放成像结果
• 5.4 机载环扫SAR 成像处理实现
• 5.4.1 处理流程中各任务分析
• 5.4.2 硬件资源配置及功能模块映射
• 5.4.3 处理流程及其各功能模块实现
• 5.4.4 机载环扫SAR 成像结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文