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机载合成孔径雷达回波信号仿真研究

作　者: 张晨晓
导　师: 王建新
学　校: 南京理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 合成孔径雷达回波信号模拟数字图像合成器相位调制幅度调制现场可编程门阵列
分类号: TN958
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)作为一种主动的遥感成像手段,在环境保护、军事侦察、海洋观测、地质测绘等方面有广泛的应用。而在研制高分辨率高性能的合成孔径雷达过程中需要特定参数的回波信号数据。所以SAR的回波信号模拟技术一方面能够为SAR系统以及算法确定和优化提供可靠的回波数据,另一方面为SAR的干扰研究提出有效的方法。本论文研究的主要内容是机载合成孔径雷达回波信号的模拟。仿真生成的SAR回波信号用于实现对SAR的欺骗干扰。为了达到有效的欺骗干扰效果,根据虚假目标设计对应的回波信号就成了仿真的关键。其中的主要工作是实时产生正确的幅度调制信息和相位调制信息来对接收到的回波信号进行调制,但是调制系数的产生和对雷达信号的实时调制都需要巨大的数据运算量和运算时间。为了快速生成SAR回波,本文在已有技术成果基础上改进得到一种快速生成幅度相位调制系数的方法,采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)作为主运算芯片。整个系统包括图像调制系数产生器和数字抽头延迟线及其相应的数字电路,其中每一个数字抽头延迟线有一个调制器将相应的幅度和相位信息调制到抽头延迟线。全部系统称为数字图像合成器,它的特点是能够使用任何延迟的宽带线性调频信号合成虚假目标,允许操作参数的实时变更。全文包括了回波信号模拟技术的系统仿真和数字图像合成器的硬件实现方案两大内容。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 国内外发展概况  8-10
  1.3 研究平台  10-11
  1.4 论文的主要结构  11-13
2 成像原理  13-23
  2.1 距离多普勒成像  15-16
  2.2 距离向压缩  16-19
    2.2.1 模拟距离压缩  17-18
    2.2.2 数字距离压缩  18-19
  2.3 方位向压缩  19-20
  2.4 聚焦SAR与非聚焦SAR  20-23
3 回波信号建模与仿真  23-35
  3.1 雷达参数测量  23-27
    3.1.1 雷达波束宽度与辐射范围  23-24
    3.1.2 信号载波频率测量  24-25
    3.1.3 雷达运动状态测量  25-26
    3.1.4 脉冲重复间隔分析  26-27
  3.2 SAR回波信号模型  27-31
  3.3 仿真流程  31-33
  3.4 仿真结果  33-35
4 数字图像合成器  35-46
  4.1 图像合成器概念  35-37
    4.1.1 模拟图像合成器  36
    4.1.2 数字图像合成器  36-37
  4.2 数字图像合成器的硬件方案  37-42
  4.3 数据位数确定  42-46
5 数字图像合成器的FPGA实现  46-61
  5.1 工作参数确定  47-48
  5.2 FPGA实现结构  48-56
    5.2.1 锁相环设计  48-49
    5.2.2 场景选择模块  49-50
    5.2.3 图像分割分路模块  50-51
    5.2.4 求解斜距和相位模块  51-53
    5.2.5 合路模块  53-54
    5.2.6 计算相位幅度模块  54
    5.2.7 幅度相位调制模块  54-56
  5.3 CORDIC算法与查找表的比较  56-60
    5.3.1 CORDIC算法  56-59
    5.3.2 查找表  59-60
  5.4 仿真流程与结果  60-61
结论  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-65

机载合成孔径雷达回波信号仿真研究

内容摘要

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