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基于FPGA的机载SAR回波信号模拟研究

作　者: 李晋
导　师: 皮亦鸣
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: FPGA 合成孔径雷达回波信号模拟误差分析 Stratix
分类号: V243.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

合成孔径雷达成像技术作为一种新的雷达成像技术,现已广泛应用于军事和国民经济的许多领域中。回波信号模拟是合成孔径雷达模拟技术的基础,它在合成孔径雷达系统和成像算法的研究中,具有十分重要的作用。模拟算法的优劣直接影响着模拟产生的回波信号的真实性。本文围绕SAR原始信号仿真展开研究,讨论合成孔径雷达地面回波的产生,产生回波数据,并针对点目标分析了影响回波的几种典型误差,得到了更为真实的点目标回波。另外,本文还讨论了回波模拟源的硬件系统,并且通过硬件描述语言的编程,在软件上仿真实现了FPGA模块的功能。本文首先分析了合成孔径雷达高分辩力成像机理、SAR成像理论模型和点目标回波模型,讨论了几种SAR回波的模拟算法。在此基础上,建立了SAR回波信号的仿真模型,并针对几种典型的误差形式进行了进一步的分析,得到了带有误差的点目标回波模型。接下来,本文讨论了系统的总体硬件设计。在对总体结构介绍的基础上,重点讨论了作者的主要研究内容:与DSP模块的链路口通信协议和信号卷积模块。本课题基于硬件实现机载SAR回波信号的模拟,具有较高的民用和军用价值。本文的工作是整个课题的核心部分之一,这将对本课题的顺利完成起到了重要的作用。

全文目录

第一章绪论  8-14
  1.1 合成孔径雷达模拟技术及其意义  8-9
  1.2 合成孔径雷达模拟的国内外现状  9-11
  1.3 合成孔径雷达回波信号模拟的关键  11-12
  1.4 项目背景、研究内容及总体方案  12
    1.4.1 项目背景及研究内容  12
    1.4.2 总体方案  12
  1.5 本文结构安排  12-14
第二章 SAR 回波信号模拟相关理论  14-29
  2.1 合成孔径雷达原理  14-19
    2.1.1 合成孔径形成的原理  14-17
    2.1.2 合成孔径雷达成像的原理  17-19
  2.2 目标模型  19-21
    2.2.1 孤立点目标  19
    2.2.2 多点目标  19
    2.2.3 面目标  19-20
    2.2.4 分布目标  20
    2.2.5 真实场景  20-21
  2.3 点目标回波模型  21-25
    2.3.1 雷达方程  21-22
    2.3.2 点目标回波功率模型和电压模型  22-23
    2.3.3 点目标回波的电压模型的简化  23
    2.3.4 天线方向图  23-25
  2.4 SAR 回波理论模型  25-28
  2.5 回波信号模拟源物理模型  28-29
第三章机载SAR 回波信号模拟  29-47
  3.1 原始数据模拟的基本步骤  29-30
  3.2 SAR 回波信号的模拟方法  30-34
    3.2.1 距离多普勒反演算法  30-31
    3.2.2 距离时域脉冲相干法  31-33
    3.2.3 距离频域脉冲相干法  33-34
  3.3 理想回波产生步骤  34-35
  3.4 理想回波信号的产生  35-36
  3.5 误差分析  36-47
    3.5.1 沿方位向的速度和加速度误差分析  38-39
    3.5.2 沿距离向的速度和加速度误差分析  39-40
    3.5.3 指向误差分析  40-42
    3.5.4 天线稳定性对回波信号的影响  42
    3.5.5 正交双通道的幅相误差  42-45
    3.5.6 综合考虑各种误差的回波  45-47
第四章系统总体硬件设计  47-72
  4.1 研究目的和内容  47-48
  4.2 系统总体硬件结构介绍  48-50
  4.3 主要芯片介绍  50-55
    4.3.1 FPGA 芯片介绍  50-52
    4.3.2 片内存储资源分配  52-55
  4.4 系统各模块介绍  55-72
    4.4.1 电源、时钟模块  55-56
    4.4.2 Link Port 接口模块  56-62
    4.4.3 信号卷积模块  62-70
    4.4.4 DAC 及输出模块  70-72
第五章结束语  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-76
在学期间发表的学术论文  76

基于FPGA的机载SAR回波信号模拟研究

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