frft雷达信号处理 论文

三角函数展开起源于18世纪。1808年，傅里叶在他著名的热力学论文集“热的分析理论”中详细的研究了三角级数，并用三角级数成功的解决了许多热传导问题的偏微分方程。由于当时傅里叶的结论并无确凿证据及数学家对傅里叶的观点还很陌生，所以傅里叶的研究当时饱受争议，并且人们还认为他夸大了结论的适用范围。事实上，目前数学家已经证明了傅里叶级数足以表示绝大多数曲线。

将傅里叶级数的定义域拓展到整个实轴上，就得到了傅里叶变换。傅里叶变换是分析和处理平稳信号的一种标准和有力的工具，但随着研究范围的扩大逐渐也显示出了它的局限性：主要是傅里叶变换是全局变换，得到的是信号的整体频谱，因而无法表述时频的局部特征，因此人们进一步提出了分数阶傅里叶变换，短时傅里叶变换。

分数阶傅里叶变换最早是纳米亚(Namias)于1980年提出，其目的是用于求解量子力学中出现的线性时变偏微分方程。随后麦克布莱德(McBride)等对FRFT理论从数学上以积分形式给出了严格定义。1993年洛曼(Lohmann)阐述了FRFT的物理意义，即可理解为时频平面的旋转，洛曼(Lohmann)开创性的工作使得FRFT首先在光学中得到应用。

FRFT实际上是一种统一的时频变换，同时反映了信号在时域和频域上的信息，与传统的傅里叶变换相比，它适用于处理非平稳信号，尤其是线性调频信号，这使得FRFT在齿轮箱故障诊断上也得到越来越多的应用。
利用分数阶傅里叶变换能量聚集特性
分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform,FRFT）作为传统傅里叶变换的广义形式,可以促使信号在时频平面内任意旋转,从中获得为全面的信号特征,适合用于分析非平稳信号的特征。

基于FRFT的雷达信号识别与参数估计
张哲
哈尔滨工程大学

分数阶Fourier变换在逆合成孔径雷达成像处理中的应用
尹治平
中国科学技术大学
逆合成孔径雷达（ISAR）能够实现运动目标的高分辨二维成像,并具有全天候全时段的工作能力,因此受到各国研究者的广泛重视并得到了迅速的发展,成像对象已从最初的平稳运动目标扩展到复杂运动目标,例如强机动飞机目标、复杂海情中的舰船目标、高速飞行的空间航天器和空间碎片、旋翼飞机等。这些复杂运动目标的回波信号通常是非平稳的,具有多分量LFM信号的特征,此时传统的RD算法已不再适用,必须寻找新的处理方法。分数阶Fouire变换（FRFT）是一种新兴的非平稳信号处理方法,它是一种全时域的线性变换,具有很高的时频分辨率,不存在交叉项干扰问题,因而对分析和处理多分量LFM信号具有十分优良的特性。本文将FRFT应用到ISAR成像处理中,对高速目标、机动目标和含游动部件目标的成像进行了较深入的研究。本文首先研究了基于FRFT的LFM信号检测和参数估计问题,提出一种基于分数阶频谱原点矩的检测方法,并经数学推导和物理分析论证了该方法检测LFM信号的有效性。研究表明该方法与RAT检测方法等价,但它的计算量更小,能够更加有效地完成LFM信号检测和调频斜率估计。高速目标成像中的距离色散现象将严重影响目标的距离成像和ISAR图像质量,本文研究了基于FRFT距离压缩的解决方法。通过建立高速目标宽带回波模型和运动目标距离向点散布函数,详细分析了距离色散对目标距离像和ISAR图像的影响。利用高速目标回波是调频斜率相同的LFM信号的特点,采用FRFT替代传统的DFT完成距离压缩,从而消除了目标高速运动的距离色散效应,校正了距离像的模糊和畸变,避免ISAR图像的径向散焦。机动目标的多普勒回波多数情况下可以近似为LFM信号,因此FRFT能够解决机动目标的横向散焦问题。通过分数阶Fourier域滤波对距离单元回波完成子回波分离预处理,可以抑制距离-瞬时多普勒（RID）成像中的交叉项,提高RID图像质量。机动目标成像还可通过FRFT方位压缩实现,当散射点子回波在某分数阶Fourier域的能量聚集性最好时,它在该Fourier域的频谱就是其聚焦横向像,将距离单元内所有散射点在分数阶Fourier域的聚焦横向像相加则可实现该距离单元的横向成像,仿真表明基于FRFT方位压缩的成像结果好于RID方法。并且FRFT方位压缩过程完整地保留回波的相位信息,因此该方法能有效地实现机动目标的三维成像。此外,对于同时具有高速和机动两种运动形式的目标,可通过二维FRFT压缩实现其成像。本文研究的最后一个问题是含游动部件的目标成像,转动部件和振动部件的多普勒回波是正弦频率调制信号,它们与目标主体回波在信号参数上存在较大差异,因此可通过基于自适应高斯短时分数阶Fourier变换（AGSFRFT）的信号分解方法对两种回波进行分离,从而在ISAR图像中剔除游动部件的干扰和污染。本文对FRFT在ISAR成像处理中的应用做了若干尝试,较好地解决了高速目标距离色散、机动目标横向散焦和游动部件干扰等问题,但还有存在较多尚未完善的工作,有待于进一步的深入研究。

基于FrFT的机载SAR成像与动目标检测技术研究
赵龙飞
南京理工大学
机载合成孔径雷达（SAR）成像与地面运动目标的检测技术是现代雷达技术发展的一个重要方向,无论在军事领域还是民用领域,都具有着非常重要的意义。论文结合了分数阶傅里叶变换围绕机载SAR成像和动目标检测展开研究。主要研究内容包括以下几个方面：1.研究了分数阶傅里叶变换的基本原理及其应用,通过理论分析及仿真验证了线性调频信号在分数阶傅里叶域的良好聚焦性。利用此特性,在有无噪声的不同背景下,对单分量以及多分量的LFM信号在傅里叶域进行了检测和参数估计。2.研究了机载合成孔径雷达的成像技术,介绍了SAR的基本工作原理以及经典的距离-多普勒算法和CS算法流程,讨论了匹配滤波与分数阶傅里叶变换对LFM信号的聚焦特性。理论分析了SAR回波信号的分数阶傅里叶变换域模型,将分数阶傅里叶变换应用到成像算法中,引出了基于分数阶傅里叶变换的RD （FrRD）算法和基于分数阶傅里叶变换的CS （FrCS）算法。仿真结果表明,与传统的算法相比,新算法成像旁瓣更低,成像边界更加清晰。3.对于机载SAR而言,地面运动目标的回波信号近似为线性调频信号,因此可利用分数阶傅里叶变换来对运动目标进行检测和多普勒参数估计,并通过理论分析和计算机仿真证明了该方法能够取得良好的检测效果。

基于分数阶傅立叶变换的合成孔径雷达信号处理方法研究
王双喜
华侨大学
摘要：高分辨率是SAR系统的一个持续发展方向，因此研究高分辨率SAR成像算法具有重要实际意义。论文在研究分数阶傅立叶变换（FRFT）和SAR成像算法的基础上，讨论了SAR信号处理的一种新思路：利用分数阶傅立叶变换的时频分析特性和SAR成像算法相结合，产生一些新的成像特点。论文的主要工作及创新性贡献有：（1）在分析SAR信号的本质特征——距离徙动现象的基础上，研究了常用的SAR成像算法：距离-多普勒（R-D）算法，Chirp-Scaling（CS）算法和波数域（WD）算法；在此基础上还研究了斜视模式下的R-D算法和CS算法。（2）在研究了FRFT的基本原理和性质的基础上，详细介绍了FRFT的时频分析特性及其在处理chirp信号上的优势，讨论了FRFT的离散化算法；最后仿真验证了FRFT离散算法优于传统的FFT的良好聚焦性能，为成像技术的研究作了理论准备。（3）Chirp-Scaling算法是一种高效的成像算法。它利用FFT对回波Chirp信号进行匹配滤波而实现成像。由于Chirp信号是非平稳信号，为更好地利用其时频特性提高成像分辨率，减少算法复杂度，本文提出了一种基于FRFT的Chirp-Scaling算法。仿真结果表明，该算法计算快速，提高了成像分辨率，改善了主旁瓣比。（4）提出了一种基于FRFT的波数域算法。它利用FRFT的频移特性和脉冲压缩性质，一方面在距离向上代替Stolt插值完成了距离徒动校正和IFT变换，降低了算法复杂度；另一方面在方位向完成了剩余方位压缩和IFT变换，实现聚焦成像。仿真结果表明，该算法计算简单快速，并且成像精度优于传统的波数域算法。

FrFT与SAR动目标检测和成像
陈兴华
浙江大学
摘要：在信号处理领域中遇到的许多信号都是非平稳信号,如通信信号、某些雷达信号、地震波、声纳等。传统的Fourier分析方法和理论使用的是时域或频域的全局性的变换,不能表述信号的时频域性质,即不能表述不同时间与不同频率之间的对应关系,而这恰恰是非平稳信号最重要和最关键的性质,于是人们研究和提出了包括FrFF（Fractional FourierTransform,分数阶Fourier变换）在内的一系列新的信号分析方法和理论。Fourier变换的分数幂理论最早由Namias于1980年建立,他将这种推广的Fourier变换称为FrFF。FrFF是一种新的信号时频分析工具。国外对FrFF的研究主要集中在基本理论和光信号处理领域,并取得了一些研究成果:国内的研究则起步比较晚。考虑到这种情况,本文对FrFF的研究主要集中在基本理论、数字计算方法上;以非平稳随机信号中的chirp（即线性调频）信号为研究对象,研究了其SAR动目标检测与成像技术,并给出仿真结果和分析。

基于分数阶Fourier变换的雷达目标检测算法的研究
田慧
大连海事大学
摘要：雷达目标检测算法在军用和民用等各领域都具有很高的应用意义,提高检测目标可靠性是雷达的重要作用之一。针对在海杂波背景中弱动目标的检测,传统的方法是从统计意义的角度对海杂波进行建模,实现雷达对目标有无的自动检测,然而在更加复杂的海杂波背景下,统计模型并不能完全体现海杂波的全部特征。在时频分析方法中,提取目标的频率信息可将目标回波近似为LFM信号,FRFT非常适合处理此类非平稳信号。因此,本文主要研究基于分数阶Fourier变换的雷达目标检测算法,结合分形理论,从而提高系统对动目标的检测能力。本文首先给出了 FRFT的定义和时频特性,以及用到的性质和特点,并介绍了一种快速离散计算方法。随后重点讨论了三种估计最优阶次的方法,特别是对分数阶域中心矩的方法进行详细的讨论,此方法可更快速有效地找到最佳旋转角,为检测做好前期工作。其次,利用FRFT针对海杂波和目标回波信号的能量集聚性不同来实现目标检测。其中先根据多普勒效应对雷达回波信号建模,介绍了实验用到的IPIX雷达数据和统计模型拟合分析,并针对不同统计模型下的海杂波进行检测验证。针对低信杂比情况下检测能力下降问题给出了移位对消改进方法,即将信号延迟前后在最佳旋转角时的模值相对消,从而改变信杂比,提高检测性能,其中重点讨论了延迟时间对检测的影响。最后,结合FRFT域分形差异对目标进行检测。首先需要对回波进行FRFT,在其最佳分数阶域上信号的信杂比得以改善,利用小波Hurst指数法计算分数阶域IPIX雷达数据有无目标单元时的Hurst指数,根据不同距离单元Hurst指数不同实现海杂波与目标回波的有效区分,其中着重分析了最佳选转角的选取问题。随后与时域分形差异检测方法进行比较,证明在低信杂比时经过FRFT预处理的检测性能比时域分形检测更高。

基于分数阶Fourier变换的SAR回波信号的检测与时频滤波方法研究
应烈勇
浙江工业大学
合成孔径雷达（SAR）是一种全天候、全天时的新型高分辨率微波遥感成像雷达,无论在军事上还是在民用中都得到了较广泛的应用。而SAR接收到的运动目标回波信号不可避免的受到噪声的干扰,为了得到清晰的运动目标图像,就必须设法获得运动目标真实的多普勒频率特性。SAR接收到的动目标回波信号具有线性调频（LFM）信号的特征。而分数阶Fourier变换（FRFT）作为一种新兴的非平稳时频分析方法,非常适合于处理LFM类信号,且它是一种线性的时频分析方法,不存在交叉项干扰问题。因此可将FRFT应用于动目标检测和SAR信号处理中,以提高对运动目标的检测和估计性能。本文的主要工作和成果如下:1.将FRFT应用于单分量及多分量LFM信号的检测中。在单分量LFM信号检测中,为获得明显的检测效果及减少搜索过程的计算量,采用了两级搜索的方法。而在对多分量信号的检测过程中,针对各信号分量强度的不同,强信号分量有可能淹没弱信号分量的情况,提出了逐次消去的思想对多分量LFM信号进行检测,并进行了仿真分析。2.依据SAR回波信号可近似为LFM信号的情况,分析了基于分数阶Fourier域滤波的SAR回波信号检测的原理和步骤。采用处理多分量LFM信号中针对各信号分量强度不同的方式,对含有三个信噪比分别为9dB、-3dB、9dB的LFM信号分量的SAR回波信号进行检测。仿真分析表明,在强弱信号的强度相差12dB的情况下,该弱信号依能被检测出。3.对混有加性高斯白噪声的SAR回波信号进行分数阶Fourier域上的滤波处理。首先是根据观测信号本身构造分数阶域上的窄带通滤波器,然后在该分数阶域上将混有均值为0,方差为1的高斯白噪声的观测信号与其通过乘法滤波得到原始有用的LFM信号,仿真证实了信号在信噪比为0dB时使用该方法进行滤波的有效性。

合成孔径雷达动目标检测与成像
李瑞英
哈尔滨工业大学
摘要：合成孔径雷达（SAR）是一种高分辨率成像技术,它的出现扩展了传统雷达的概念。与传统成像技术相比,合成孔径雷达是有源微波遥感技术,具有全天候、全天时的工作能力和多种工作模式,它一出现就受到世界各国的重视。由于运动目标包含了更多的信息,无论在军事应用还是在民事应用方面,动目标的检测都是很重要的一点,因此,SAR运动目标检测与成像技术吸引了越来越多的目光。本文在前人的基础上,对动目标SAR运动目标检测与成像技术作了详细论述和深入研究,重点研究了双通道SAR运动目标成像与检测技术。合成孔径雷达技术起源于多普勒锐化技术,将合成孔径技术、脉冲压缩技术和数字处理技术有机结合在一起,以获得目标的高分辨率“全息图”。本文主要的研究内容有:1)分析了静止目标和运动目标的回波模型,讨论了运动目标的速度对回波信号方位向信息的影响以及造成目标成像散焦和方位向位移的具体原因。2)详细介绍了目前几种动目标检测方法,并对它们之间的检测性能做了简单比较;同时,深入研究了单通道SAR动目标检测系统中的频域滤波法,引入一种新的距离向速度估计方法,并进行了计算机仿真验证。3)深入研究了基于双通道相位中心偏置天线（DPCA）技术的SAR动目标检测系统的工作原理和工作性能。基于分数阶傅里叶变换（FRFT）对线性调频信号良好的时频聚集性,将分数阶傅里叶变换应用于运动目标方位向速度的估计中,计算机仿真数据显示通过FRFT方法可以获得较为精确的方位向速度,利用获得的方位向速度对散焦的动目标图像重新聚焦,提高运动目标的分辨率。由于PRF的限制,通过估计运动目标多普勒中心频率获得距离向速度并不适用于所有的情况,又因为沿航迹干涉（ATI）技术只能检测运动目标的距离向速度,不能获得方位向速度,因此,本文提出将DPCA方法和ATI方法结合起来,分别获得运动目标方位向速度和距离向速度。

弹载聚束模式SAR成像研究
任国磊
国防科学技术大学
合成孔径雷达（SAR Synthetic Aperture Radar）作为一种成像雷达,扩展了原始的雷达概念,具有对运动目标和区域目标成像的能力,是雷达精确制导技术发展的重点方向之一。弹载合成孔径雷达具有平台运动速度快、非匀直运动和大斜视角三大特点。导弹运动的复杂性,增加了成像处理的难度,对成像算法的实时性、运动补偿的精度都有着更高的要求。本论文紧密结合导弹运动的特点,重点研究了弹载聚束模式合成孔径雷达的成像处理方法。论文首先根据导弹飞行特点,建立了弹载SAR成像的高速俯冲模型,并分析了影响成像质量的相位误差特性,为后续的研究奠定了基础。接着研究了基于回波数据的运动补偿算法。运动补偿技术是获得高分辨SAR图像的关键。由于导弹运动的非匀直性,平动补偿后,雷达相对于成像目标是非均匀转动。传统的做法是进行二维非线性插值,但这种做法计算量大,并且插值不精确会造成图像质量的下降。本文提出了一种基于谱选择（Spectral-fit）的算法,把非均匀转动补偿和成像算法较为紧密的结合在一起。仿真结果证明了算法的有效性。由于导弹飞行轨迹受最大法向过载限制,因此在成像处理期间导引头转过的角度不能过大。针对这种小转角成像条件下如何获得更高分辨率的问题,本文研究了几种SAR常规的超分辨算法,并给出了仿真试验结果。而后针对弹载聚束模式SAR要求斜视状态下成像的问题,提出了一种基于分数阶傅立叶变换（FrFT）进行多普勒参数估计的成像算法,仿真结果验证了算法的有效性

基于FrFT的SAR动目标检测与参数估计
王薇漪
哈尔滨工业大学
合成孔径雷达（SAR）由于其高分辨率、全天时、全天候等优良性能,已经在军事和民用领域得到越来越广泛的应用。通常,合成孔径雷达只能对静止目标进行检测和成像,动目标由于其径向速度而在常规SAR图像中有一个位置偏移,使成像造成局部错误,而且当偏移处有强散射目标时,动目标将无法检测。军事上的应用也要求合成孔径雷达能对运动目标进行有效地检测和成像,因而运动目标检测（MTI）及其成像日益成为合成孔径雷达领域研究的一个热点。本文研究的主要问题是如何利用分数阶傅立叶变换检测动目标的位置和速度参数。本文的主要内容包括三个部分,即动目标回波模型建立、分数阶傅立叶变换的实现和动目标参数估计,具体来说,其内容如下:首先,本文研究分析了合成孔径雷达静止点目标的回波模型并介绍了一种基本的合成孔径雷达成像算法——距离-多普勒（R-D）算法。在此基础上,本文推导出了运动点目标的回波模型,并结合成像原理分析了运动目标速度对SAR图像的影响,最后给出了静、动目标回波的实部灰度图及其R-D算法成像图,并进行了分析和比较。其次,本文简述了时频分析的概要,引出了分数阶傅立叶变换,分析了分数阶傅立叶变换的优势。为了将分数阶傅立叶变换运用到实际的数字信号处理当中,文章详细分析说明了离散分数阶傅立叶变换及其快速算法的实现。最后,本文分析了基于分数阶傅立叶变换的动目标测速和定位的原理并给出了动目标检测和参数估计的整体框图。与此同时本文还详细分析了仿真实验中涉及到的量纲归一化问题,实现了对理想chirp信号的检测并对单点、多点动目标在有噪和无噪情况下进行了仿真实验,取得了较好的检测效果。

基于FRFT的线性调频信号处理方法研究
王硕
内蒙古科技大学
摘要：调频信号作为一种典型的非平稳信号,广泛应用于声纳、雷达、激光等研究领域。调频信号的稀疏表示是众多领域的共性基础问题,对调频信号的采样、检测、压缩和滤波具有重要的作用。由于调频信号的统计特性会随着时间而改变,并具有丰富的时频局域性和复杂的时频耦合性,而以傅里叶变换为核心的传统信号分析和处理方法只能反映调频信号在时域或频域的全局特性。因此,探索调频信号的稀疏表示新方法,进而获取调频信号的稀疏特性对众多研究领域具有重要的意义。分数傅里叶变换是傅里叶变换的广义形式,是以线性调频信号作为基函数的线性变换。相较于傅里叶变换,分数傅里叶变换可以从介于时域和频域之间的任意分数域表征信号,有效拓展了信号的可视和可用维度。另外,分数傅里叶变换可以实现时频平面上的旋转,给出了更加自由的时频表示,更适合非平稳信号的分析与处理。分数傅里叶变换具有的这些优势使得它非常适合分析和处理调频信号,已经在调频信号的检测、参数估计、滤波中得到了广泛应用。分数傅里叶变换的分解基函数由单频正弦信号拓展为线性调频信号,使得信号的能量更加聚集,这也促使分数傅里叶变换被应用于探索调频信号的稀疏性。由于分数傅里叶变换给出了信号介于时域和频域之间的连续表征,那么至少存在一个最佳的分数域,使得调频信号在此最佳域具有最好的稀疏性。本文从最佳域的度量和搜索这两个关键问题切入,针对现有方法的不足,提出了基于分数傅里叶变换的调频信号稀疏表征新方法,主要包括:1)最小lp（0＆lt;p＆lt;1）范数法,该方法将调频信号幅度谱的lp范数作为最佳域的度量指标。相比较于l1范数,lp（0＆lt;p＆lt;1）范数更加接近于l0范数,在信号重建和算法可靠性方面优于l1范数。进而,联合鲸鱼优化算法搜索最佳域。鲸鱼优化算法没有梯度限制,能有效地避免陷入局部最佳,有效改善了网格搜索和遍历搜索的不足。仿真结果表明,与现有方法相比,基于最小lp（0＆lt;p＆lt;1）范数法得到的最佳域含有更少的重要振幅数,也就是说调频信号在此最佳域中具有更好的稀疏性;2)最大奇异值法,该方法结合奇异值分解算法,采用调频信号幅度谱的最大奇异值作为最佳域的度量。奇异值分解不仅能够有效地降低数据处理的维数,而且它是一种可以应用于任意矩阵的分解方法,具有更广泛的适用性。仿真结果表明,基于最大奇异值法得到的最佳域具有更少的重要振幅数,在此最佳域中调频信号具有更好的稀疏性。总之,本文针对调频信号处理领域的共性基础问题,开展基于分数傅里叶变换的调频信号稀疏性研究,研究成果不但可以为调频信号的后续研究提供理论支撑,而且可以为非平稳信号处理理论的广泛应用奠定基础,具有重要的理论和实际意义。

基于FrFT域回波多重分形及其关联特征的飞机目标分类方法
张华霞
赣南师范大学
摘要：雷达目标识别技术是雷达信号处理领域的重要研究分支,通过雷达信号的探测、处理实现待测目标类型、负载等信息的识别。低分辨雷达由于其固有的体制限制,一般在径向和横向上不具备较高的分辨率,不能充分刻画和揭示目标的精细结构和细节信息,但是可以通过信号处理手段,提取低分辨雷达飞机目标回波中的有限的有效信息实现目标的粗分类。分数阶Fourier变换作为一种信号分析和数据处理工具,可有效抑制杂波,在雷达信号处理和目标检测中具有广泛应用。雷达背景杂波具有分形特性,而目标的存在将改变杂波的分形特性,不同类型的目标具有不同的结构和材料,使得它们对背景杂波的分形特性将产生不同程度的影响。因此,不同类型的低分辨雷达飞机目标回波的分形特性具有差异性,提取该类差异性作为分类特征,实现低分辨雷达飞机目标的分类和识别。本论文借助分数阶Fourier变换和分形等相关理论,探究低分辨雷达飞机目标的分类和识别问题。在实验过程中,首先对低分辨雷达飞机目标回波进行分数阶Fourier变换,并计算得到最优分数阶Fourier域;然后,在最优分数阶Fourier域分析不同类型飞机目标回波的分形特性,并进一步提取其多重分形和多重分形关联特征;最后,借助模式识别相关理论,依据提取的不同类型飞机目标的分形特征,将基于多重分形和多重分形关联特征的飞机目标分类识别算法应用于低分辨雷达飞机目标的分类识别中。实验结果表明,目标回波在最优分数阶Fourier域具有比时域更明显的多重分形和多重分形关联特性;低分辨雷达飞机目标基于最优分数阶Fourier域多重分形特征参数的分类识别率要高于基于时域多重分形特征参数的分类识别,两者平均分类识别效果相差超过7%;基于最优分数阶Fourier域多重分形关联特征参数的分类识别算法的识别效果要优于基于时域多重分形关联特征参数的分类识别算法的识别效果;基于最优分数阶Fourier域多重分形关联特征算法的低分辨雷达飞机目标分类识别性能要优于基于最优分数阶Fourier域多重分形特征算法的分类识别性能。

末制导弹载SAR成像关键技术研究
陈勇
南京理工大学
摘要：合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）是一种全天候、全天时现代高分辨率微波遥感成像雷达,可以在能见度极低的气象条件下得到类似光学照相的高分辨雷达图像。将SAR应用于导弹平台进行主动二维成像,利用获取的目标区域图像做匹配处理,修正弹上惯性导航系统（Intertial Navigation System,INS）的长时间积累误差和初始定位误差,是提高精确制导武器打击精度的有效途径。弹载SAR成像作用距离远、成像分辨率高,可以在很远的距离、强烈的地杂波、海杂波背景上进行准确探测、目标识别和自动攻击点的选择。不同于传统的机载或星载SAR成像处理方法,导弹末制导阶段是一条高速俯冲弹道,飞行速度快,在垂直方向存在一定的速度和加速度,因此,末制导阶段弹载SAR成像需解决以下问题:（1）俯冲运动SAR成像;（2）大斜视角成像;（3）弹载SAR图像匹配;（4）SAR模拟实验系统设计与工程实现。针对上述问题,本文围绕末制导阶段弹载SAR成像技术开展了以下研究工作:1、研究了末制导阶段大斜视角弹载SAR条带模式下的高分辨成像技术。针对大斜视角弹载SAR平台末制导运动特点,建立了末制导段大斜视角弹载SAR成像的几何模型。通过对弹目间瞬时斜距时域近似处理所引入相位误差的分析,得到了距离徙动随斜视角的变化关系。结合分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform,FrFT）易于处理线性调频信号的特点,从而提出了一种适用于末制导阶段的大斜视弹载条带式SAR FrRD成像算法。该算法利用二维FrFT完成距离向和方位向的聚焦处理,仿真实验结果验证了该算法的有效性。2、研究了末制导阶段大斜视角弹载聚束SAR成像技术。根据末制导阶段弹载聚束SAR平台运动的特点,使用高阶逼近模型建立了末制导弹载聚束式SAR回波信号模型。通过对弹载聚束SAR几何场景和运动特点分析,提出了一种适用于末制导在大斜视角情况下弹载聚束SAR的改进FS成像算法。该算法首先在fr-ta域完成线性距离走动校正,然后通过对原算法所定义的参考函数进行了相应的修正,使目标的距离徙动经过相应频率变标因子调整为场景中心点的距离徙动,并通过块移和二次距离压缩完成距离徙动校正和剩余视频相位的去除,从而避免了距离徙动算法中的Stolt插值,代之以傅立叶变换和复数乘法,使得算法的计算量大大降低。同时,在方位向的处理中,采用了新的方位Scaling函数,解决了原有算法中进行方位Scaling时,方位向扩展点数随斜视角的增大而成倍增长的矛盾。仿真结果验证了算法的有效性。3、研究了弹载SAR图像匹配技术。通过分析传统尺度不变特征变换（Scale Invariant Feature Transform,SIFT）算法的局限性,提出了一种基于改进SIFT的图像匹配算法。该算法通过利用指数加权平均比率（Ratio of Exponentially Weighted Averages,ROEWA）算子的恒虚警率特性,改进特征描述算子,生成的新特征向量增强了算法对相干斑噪声的鲁棒性,降低了SIFT特征描述算子的维度,加速了SIFT的计算速度,提高了弹载SAR图像匹配效率。仿真实验结果验证了算法的有效性。4、研究了基于FPGA+DSP的弹载SAR成像处理技术。根据主要技术指标提出了SAR收发前端的设计方案,采用混合集成技术设计实现了线性调频收发前端。通过FPGA和DSP协同工作的信号处理模式设计实现了弹载SAR信号处理系统,系统由DSP处理SAR成像算法,FPGA作为其辅助模块,实现回波信号的低通滤波、正交变换等信号预处理工作。通过仿真模拟实验和外场轨道SAR实验验证了该SAR成像模拟实验系统的可行性和正确性。

地面活动目标侦察雷达的信号处理系统设计及FPGA实现
张天乐
南京理工大学
摘要：地面动目标侦察雷达可以完成对人员、车辆等地面活动目标的监视,具有全天候、全天时、探测距离远等优点,在战场侦察、安防、重点区域监视等领域得到了广泛应用。地面目标回波中含有较强的地物杂波,对雷达的信号处理系统提出了更高的要求,开展地面目标侦察雷达的信号处理算法及实现研究,对提高地面侦察雷达的目标检测性能具有重要意义。论文分析了地面侦察雷达常用的二相编码信号、多相编码信号和线性调频信号,设计一种基于线性调频信号的宽窄脉冲组合频分复用波形,利用窄脉冲和宽脉冲同时对近距离和远距离目标进行探测,可以很好地兼顾雷达最小作用距离和最大作用距离的性能要求。针对线性调频脉冲信号的旁瓣抑制,提出一种基于凸优化算法的低旁瓣脉压滤波器设计方法,通过在该滤波器优化模型上添加信噪比损失、主瓣展宽的约束条件,使输出的旁瓣电平达到最小值。针对地面侦察雷达主要接收到的地杂波,分析地杂波的四种典型分布模型;采用零记忆非线性变换法,实现对韦布尔分布的地杂波仿真;利用线性调频信号在最佳分数阶傅里叶变换域上具有更好的能量集中特性,基于分数阶傅里叶变换实现杂波抑制。由于雷达目标回波信号具有稀疏特性,将压缩感知理论引入到动目标检测中,提出一种基于压缩感知的多周期目标检测算法。该算法采用时延-多普勒网格法设计稀疏矩阵,选取高斯随机矩阵作为观测矩阵,使用正交匹配追踪法重构信号,得到目标的距离和速度信息,避免了脉冲压缩等处理步骤,大幅降低运算量,提高处理速率及检测性能。最后,在基于FPGA的信号处理平台上,实现雷达发射信号的产生及中频回波信号的处理,其中信号处理算法包括数字正交下变频、失配脉压、同频异步干扰抑制以及FFT处理,将各模块处理结果与仿真结果进行对比,验证系统的准确性与可靠性。

基于FPGA的雷达地面目标SAR成像方法研究
欧海峰
西安石油大学
摘要：合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）作为一种全天候、全天时、远距离的主动式探测成像雷达,突破了实孔径天线成像时对方位向分辨率的限制,实现了探测目标的高分辨率成像,广泛应用于地面目标成像场景。针对SAR成像时大量回波数据的快速高效处理在传统结构的数字信号处理器中难以实现的问题,本文利用现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）模块化、高速并行的数据处理特性,研究了基于FPGA的雷达地面目标SAR成像方法,下面是研究内容和成果。第一部分,本文研究了SAR成像基本理论,搭建了机载SAR成像仿真平台并建立时域回波模型生成后续研究使用的SAR回波数据。研究对比了常规距离多普勒（Range Doppler,RD）算法、改进RD算法和线性调频变标（Chirp Scaling,CS）算法原理及成像效果。结合本文基于FPGA硬件平台实现SAR成像处理的前提,根据算法运算量和成像精度,选择了硬件资源消耗少、成像精度高、处理速度快的改进RD算法作为后续SAR成像信号处理算法。并对算法通过快速傅里叶变换（Fast Fourier Transformation,FFT）获取窄带回波信号频率时精度较低的问题,提出采用线性调频Z变换（Chirp-Z Transform,CZT）进行回波信号的频率细化,从而提高了窄带回波信号的频率精度。第二部分,设计了基于FPGA的SAR成像处理方案,主要包括SAR回波信号的预处理和SAR成像算法处理。预处理主要完成SAR中频回波信号的降频处理,降低后续成像算法处理时的数据量。SAR成像算法部分主要完成距离向脉冲压缩、距离徙动矫正和方位向脉冲压缩。第三部分,基于FPGA实现所设计的SAR成像方案。利用VIVADO软件中的VIVADO SIMULATOR工具对设计方案的各模块进行功能仿真,并与理论仿真结果对比。结果表明:FPGA处理得的SAR成像结果与MATLAB理论仿真结果存在的最大相对误差不超过0.14%,满足预期指标要求。另外,基于FPGA实现了CZT时频转换模块,并利用CZT完成距离向回波信号的脉冲压缩,脉冲压缩精度比利用FFT方法获得的距离向脉冲结果精度最多可提高2.52m。由此说明,本文设计的SAR成像处理方案及相关改进方法能够在FPGA硬件中正确实现,并满足SAR成像处理精度要求。

前视SAR成像处理方法及硬件实现
韩增玉
电子科技大学
前视合成孔径雷达（SAR）能够对平台正前方区域成像,具有抗干扰性好、隐蔽性强等特点,在精确制导、侦察测绘等领域具有重要价值。由于前视SAR成像处理对实时性要求高,而回波大数据量将导致成像实现非常困难;因此,研究前视SAR成像处理方法及硬件实现具有重要意义。前视SAR中的机载双基前视模式是各国研究的热点,本文以机载双基前视SAR为研究对象,进行了极坐标格式算法（PFA）、前视SAR信号处理机设计及PFA算法的数字信号处理器（DSP）实现等研究,主要内容如下:1、针对机载双基前视SAR构型,建立了回波模型,仿真分析了回波的时频特性和二维分辨率特性,导出了二维分辨率的计算公式;研究了前视SAR的PFA算法,并对算法进行了仿真。2、针对前视SAR回波数据采样和处理要求,设计了基于VPX总线的前视SAR信号处理机,完成了前视SAR数据采集卡和信号处理卡的设计和实现。3、依托数字信号处理器的多核架构,基于进程间通信（IPC）,为PFA算法设计了控制集中、执行分布的并行处理方案,实现了PFA算法的多核并行处理。4、为提高前视SAR图像刷新率,基于流水线操作的思想,设计了FPGA+双DSP的联合处理架构,SAR数据采集、成像处理形成三级流水线结构,有效提高了成像效率,并通过仿真与实测数据处理对处理机进行了验证。

基于FPGA的雷达地面目标SAR成像方法研究
欧海峰
西安石油大学
摘要：合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）作为一种全天候、全天时、远距离的主动式探测成像雷达,突破了实孔径天线成像时对方位向分辨率的限制,实现了探测目标的高分辨率成像,广泛应用于地面目标成像场景。针对SAR成像时大量回波数据的快速高效处理在传统结构的数字信号处理器中难以实现的问题,本文利用现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）模块化、高速并行的数据处理特性,研究了基于FPGA的雷达地面目标SAR成像方法,下面是研究内容和成果。第一部分,本文研究了SAR成像基本理论,搭建了机载SAR成像仿真平台并建立时域回波模型生成后续研究使用的SAR回波数据。研究对比了常规距离多普勒（Range Doppler,RD）算法、改进RD算法和线性调频变标（Chirp Scaling,CS）算法原理及成像效果。结合本文基于FPGA硬件平台实现SAR成像处理的前提,根据算法运算量和成像精度,选择了硬件资源消耗少、成像精度高、处理速度快的改进RD算法作为后续SAR成像信号处理算法。并对算法通过快速傅里叶变换（Fast Fourier Transformation,FFT）获取窄带回波信号频率时精度较低的问题,提出采用线性调频Z变换（Chirp-Z Transform,CZT）进行回波信号的频率细化,从而提高了窄带回波信号的频率精度。第二部分,设计了基于FPGA的SAR成像处理方案,主要包括SAR回波信号的预处理和SAR成像算法处理。预处理主要完成SAR中频回波信号的降频处理,降低后续成像算法处理时的数据量。SAR成像算法部分主要完成距离向脉冲压缩、距离徙动矫正和方位向脉冲压缩。第三部分,基于FPGA实现所设计的SAR成像方案。利用VIVADO软件中的VIVADO SIMULATOR工具对设计方案的各模块进行功能仿真,并与理论仿真结果对比。结果表明:FPGA处理得的SAR成像结果与MATLAB理论仿真结果存在的最大相对误差不超过0.14%,满足预期指标要求。另外,基于FPGA实现了CZT时频转换模块,并利用CZT完成距离向回波信号的脉冲压缩,脉冲压缩精度比利用FFT方法获得的距离向脉冲结果精度最多可提高2.52m。由此说明,本文设计的SAR成像处理方案及相关改进方法能够在FPGA硬件中正确实现,并满足SAR成像处理精度要求。

国产处理器实现SAR算法

孙昆磊
西安电子科技大学
摘要：合成孔径雷达（SAR）成像具有全天候、全天时、远距离和高分辨成像的特点,可以大大提高雷达的信息获取能力。以飞机为载体的机载SAR成像系统已在军事和民用领域被广泛应用。SAR成像处理数据量大,计算复杂,对处理系统性能要求高。且随着国产处理器的发展与国产化替代的需求,机载SAR成像算法在国产处理器实时处理的研究具有重大的实用意义。首先,本文论述机载SAR成像原理以及改进方法。首先概述机载SAR成像的几何模型与信号模型。然后介绍两种距离压缩算法:匹配滤波法与高分辨大带宽信号下的解线频调（dechirp）方法的原理与实现方法。然后介绍通过后向投影（BP）算法进行方位聚焦的原理以及改进的算法实现方式。最后,针对平台的运动误差,分析基于惯导设备信息以及基于相位梯度自聚焦（PGA）算法的运动补偿方法,并提出三步运动补偿法。其次,本文针对改善SAR成像后的图像观感,解决图像在观测域、亮度、分辨率和连续性上的问题,分析了几何矫正、亮度均衡、多视量化和图像拼接的算法原理和实现方法。随后,本文详细论述机载SAR成像在国产处理器平台上的实现方案。首先介绍全国产硬件平台拓补结构以及国产数字信号处理器（DSP）和国产现场可编程门阵列（FPGA）的资源。然后设计了DSP的算法实现方案,包括多DSP的并行处理流程控制,DSP的多核并行处理控制方法,通过cache与DMA的快速数据存取方法,快速矩阵实现方法以及通过FFT加速器与内核联合处理的快速FFT实现方法,并给出性能对比与效果分析,接着提出FPGA的系统控制实现方案,包括DSP上电顺序的控制,DSP的初始化配置控制、原始数据打包转发功能、多片处理器高速数据交换等功能的实现方法。最后,通过实测数据实验验证整套系统,对比分析不同算法步骤的实现效果与对成像结果的影响。首先对比基于惯导信息与PGA的运动补偿效果,验证三步运动补偿法的有效性;然后对比通过chirp-z变换（CZT）实现插值与直接插值的效果,得出通过CZT快速实现距离徙动矫正（RCMC）的有效性;接着通过实测图像的观感分析,验证几何矫正、亮度均衡、多视量化与图像拼接算法的效果。最后给出整机系统的完整成像效果图。

复杂轨迹SAR成像算法研究与信号处理机实现
张永伟
电子科技大学
摘要：复杂轨迹合成孔径雷达（Complex Trajectory Synthetic Aperture Radar,CTSAR）可以适应雷达平台各个方向的运动,在导航、搜索等领域有着巨大应用前景。由于复杂轨迹的不确定性,导致SAR成像处理时要对雷达平台各个方向的运动进行补偿,成像算法运算复杂,实时处理时较为困难。本文针对复杂轨迹SAR实时信号处理的应用需求,分析了现有复杂轨迹SAR成像算法,提出重频自适应方法以消除雷达平台沿航迹方向速度变化导致的非均匀采样,并结合PFA算法给出成像步骤。围绕成像算法设计了信号处理机系统,实现算法的实时处理并进行实际场景成像实验。主要研究内容如下:1、基于复杂轨迹SAR成像建立了几何结构,推导出回波模型并分析回波特性。提出重频自适应方法,推导了重频自适应后的回波模型并对回波的多普勒特性进行分析。将重频自适应方法与PFA算法进行结合,给出成像步骤并通过仿真进行验证。2、针对复杂轨迹SAR成像数据量大且运算复杂的特点,以FPGA+DSP为计算核心设计了基于VPX架构的信号处理机系统。统计了算法的运算量大小,以算法的运算量选择了FPGA和DSP的具体型号,以算法对内存的需求设计了DDR3。并设计数据采集板、信号处理板、接口板及背板等。3、将成像算法的步骤进行拆分,下变频、脉冲压缩及相位补偿等预处理步骤在采集卡的FPGA上完成,极坐标格式转换较为复杂的运算在信号处理卡的DSP上完成。按算法运算量大小为四片DSP平均分配计算任务,对成像算法的耗时进行优化,并对信号处理机系统内各功能模块进行配置,进行数据链路接口调试。完成信号处理机整机调试后,在外场进行成像实验,验证了成像系统功能及实时性。

高分辨SAR成像算法的FPGA实现及SAR图像增强研究
武玉娟
西安电子科技大学
摘要：合成孔径雷达Synthetic Aperture Rada（r,SAR）作为一类特殊的高分辨率成像雷达,能够搭载飞机、卫星等不同的平台,可以实现全天时、全天候的,宽测绘带和远距离成像,SAR系统在军用与民用范畴均占据非常重要的地位。随着军事科技与信息技术的不断发展,无论是战场情报检测还是地质灾害检测等应用场景都对SAR成像技术及图像处理技术提出了更加高效并可靠的要求,因此,SAR成像技术的研究一向是该领域的重要科研方向。目前,在雷达成像领域已经有很多经典有效的SAR成像及图像处理方法,但在实际应用的过程中,由于实验条件带来的诸多不确定性以及成像场景的复杂多样,SAR成像及图像处理技术仍然面临着巨大的挑战。本文针对以硬件实现SAR成像算法,提升运算效率,以及SAR图像增强处理进行了详细的分析研究,主要研究成果如下:第一点,基于OpenCL对FPGA进行研发,实现了高分辨率SAR成像算法的硬件加速。该工作以现有的运动补偿自聚焦技术为基础,通过高性能计算芯片FPGA,提升算法处理效率,并对之进行优化。将运动补偿自聚焦算法分成两个模块分别进行设计,包括距离向运动补偿模块、方位向匹配滤波模块,缩短各个模块消耗的时间,然后对整体程序再次进行优化,减少数据吞吐和循环展开所耗费的时间。运动补偿自聚焦算法的硬件实现,可以保持SAR图像原有的分辨率不被降低,并且将算法实现的时间有效缩短,使高分辨SAR系统具有了可靠并高效成像的能力。第二点,提出了一种基于变尺度多项式滤波和图像融合的SAR图像增强方法。该方法以经典的SVA方法为基础,提出变尺度多项式滤波的方法,改进方法有严密的数学推导做支撑,根据不同数据的特征自适应的计算加权因子。此外,本方法还具有很强的鲁棒性,对于机载SAR数据、星载SAR数据以及ISAR数据的旁瓣抑制效果都有较好的表现。与此同时,虽然旁瓣得到了较好抑制,但图像整体能量也受到了一定的损失,图像整体略微变暗,针对这一问题,本方法引入了图像融合的技术。融合的对象是从原始SAR图像中提取出来的,对SAR图像进行分区域的最小值滤波,然后进行二维插值获取原始SAR图像的背景信息。为保证融合后的SAR图像像素的连续性,对背景图像进行加权处理,然后将多项式滤波后的图像与获取的背景图像进行融合,对被抑制掉的目标区域进行恢复。因此,滤波后的SAR图像的目标信息和亮度得到有效丰富和提升。变尺度多项式滤波和图像融合的有效结合,实现了SAR图像的增强,提高了SAR图像的质量。

双基SAR前视成像及信号处理机设计与实现
邹德锁
电子科技大学
摘要：双基合成孔径雷达,通过收发分置,能够实现正前方区域的高分辨率成像,且具有抗干扰性好、隐蔽性强和抗截获性好等特点,是雷达领域的研究热点,在精确制导、自主着陆等领域具有重要应用价值。本文围绕双基前视SAR成像及其信号处理机设计等问题,开展了极坐标格式成像算法、信号处理机硬件设计和成像算法FPGA实现等方面的研究,主要内容如下:（1）针对双基前视SAR特定空间几何构型,建立了回波模型,从距离历程、多普勒特性等方面剖析了回波规律,分析了分辨率影响因素,为后续成像算法研究提供了理论指导。（2）针对经典极坐标格式算法应用于双基前视SAR会引起方位聚焦效果差的问题,设计了一种基于函数映射的极坐标格式算法,并仿真验证该方法在双基前视SAR平台可以获得良好的聚焦效果。（3）针对双基前视SAR成像算法流程以及信号处理机的功能需求,设计了基于VPX架构的高速信号处理机方案,完成了数据采集板卡和信号处理板卡的器件选型和硬件电路设计。（4）根据信号处理机硬件资源和成像算法特点,充分利用FPGA高度并行性,采用流水线结合乒乓操作设计思想,完成了成像算法的FPGA程序设计,以及信号处理机系统调试与成像验证试验。以上研究工作,已通过功能仿真和测试实验验证。

双基SAR成像方法研究与硬件实现
黄炜
电子科技大学
摘要：双基合成孔径雷达（Bistatic Synthetic Aperture Radar）通过将雷达收发天线分置在不同平台,具有前视成像和接收站静默等优点,具有广阔的应用前景和研究价值。由于双基SAR雷达收发平台相互独立,成像处理更为复杂,运算量较大,实时成像处理更为困难。本文针对双基SAR实时处理的应用需求,通过对信号处理方法的研究分析,设计并实现了基于FPGA和DSP的雷达实时信号处理机,完成了软硬件设计和算法移植,对成像系统进行了测试验证。主要内容如下:1、针对双基SAR移不变模式的空间几何结构建立回波模型,通过序列反转原理分析回波二维频谱,给出了双基SAR FFBP时域成像算法及其自聚焦处理,距离多普勒频域成像算法及相位梯度自聚焦处理的实现步骤,并对成像算法的运算量进行分析。2、针对双基SAR成像数据量大和计算量高的问题,以FPGA和多块DSP作为计算处理核心,设计了基于VPX总线的雷达信号处理机,完成了数据采集板卡和信号处理板卡的具体设计。3、针对成像处理运算量大的问题,根据信号处理机多片DSP的结构特点,采用流水并行处理的方式,实现了成像和自聚焦算法的实时处理。4、针对TMS320C6678的多核硬件结构,采用数据并行的方法,实现了双基SAR距离多普勒成像和相位梯度自聚焦算法的片上多核并行处理。

SAR成像算法研究及关键模块的FPGA实现
孙文超
天津大学
摘要：合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）,又称为综合孔径雷达,是一种主动微波遥感成像雷达,通过对多普勒频域进行处理,能够改善波束垂直向上的分辨率。随着SAR系统的极速发展,雷达将接收海量的回波数据,并需要实时完成数据处理,传统的数字信号处理器已经逐渐失去了它的优势,而随着超大规模集成电路的发展,FPGA的性能得到了极大的提高,其在SAR信号处理方面的作用越来越大,所以本文针对以上问题对SAR成像算法和硬件实现进行研究。简要介绍了SAR成像的基本原理,然后对脉冲压缩的原理进行介绍。然后,对机载SAR以侧视条带方式扫描地面点目标的场景进行了建模,在时域进行回波模型分析并生成了回波数据;并对距离多普勒（Range Doppler,RD）成像算法进行了建模,最后将SAR回波数据通过RD模型进行成像处理。结果显示,在正侧视情况下本文搭建的SAR成像系统模型的成像效果良好。另外,完成对RD算法中的脉冲压缩模块进行硬件电路设计与实现。首先对脉冲压缩模块的的整体硬件架构进行设计,然后对其中的关键模块——快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）模块和复数乘法器单元进行设计;介绍了基于串行蝶形单元的频域抽取基2~2算法的FFT,并且实现了1024点FFT,并且针对特殊的旋转因子集合设计了CSD常数乘法器和多常数乘法器。另外设计了3乘5加复数乘法器。最后对FFT模块和脉冲压缩模块进行综合,从综合结果可以看出,基于串行蝶形单元结构FFT的时钟频率比传统结构提高了44.8%,slice资源节约了近一半。最后对距离徙动校正模块进行硬件设计与验证,距离徙动校正模块采用sinc函数截断插值的方法。将仿真结果与Matlab所计算出的结果进行对比,验证了硬件设计的功能正确性,可以很好的完成sinc插值功能。

时高分辨率SAR成像的FPGA实现
王亚彬
西安电子科技大学
合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）成像技术是雷达成像技术中的一个重要方向,具有分辨率高、全天时和超远作用距离的特点[1]。随着SAR向高分辨率实时成像方向发展,传统设计方法已经不能满足分辨率和实时性的更高需求。小体积、低功耗和大分辨率的实时SAR成像系统日益成为研究的热点。传统设计方法采用FPGA+DSP的处理架构,在FPGA上实现信号预处理,在DSP上实现运动补偿、徙动矫正和脉冲压缩。FPGA部分的设计采用了FFT/IFFT IP核,处理速度慢且不支持大于65536点的数据处理,不能满足实时性和分辨率的更高要求。随着对SAR的性能要求越来越高,DSP承受的处理任务也越来越重。另一方面,FPGA器件的规模和性能在逐渐提高,在单片FPGA上实现整个成像处理成为可能。本文将三个成像子算法整合为“FFT+频域滤波+IFFT”模型,采用基-16 FFT算法设计了高速FFT模块。在此基础上,将旋转因子换为滤波系数即可进行频域滤波处理,结果原位存储后直接进行IFFT处理。该模型可实现16个数据并行处理,且控制流程统一。相比于采用FFT IP核的实现方式,该设计突破了单路输入输出和一次最多处理65536点的限制,在提高计算速度的同时消除了数据在模块之间的传输。此外,采用两组RAM乒乓缓存,进一步提高了数据吞吐能力。本文设计的信号处理模块可以对4096~262144点的16位定点复数,进行FFT、IFFT、脉冲压缩、一次运动补偿和徙动矫正处理。本文对三种成像子算法进行了功能仿真验证,并在评估板上对4096?16384点原始回波数据进行了R-D算法的成像处理,得到一幅1024?1024的8位灰度图像,用时6.51秒。该图像与MATLAB处理得到的图像对比,均方根误差为6.34,验证了功能模块设计的正确性。

基于FPGA的微型SAR实时成像技术
胡晓琛
南京航空航天大学
摘要：合成孔径雷达（SAR）是高分辨率成像雷达,具有传统光学成像和红外遥感没有的全天时与全天候工作的特点,并具有穿透遮蔽物获得目标图像的能力。在战场侦察、自然灾害监测和地形测绘等方面都有着广泛应用。随着国内外轻小型飞行器的快速发展,无人机载微型SAR的成像技术逐渐受到广泛关注。本文基于现场可编程门阵列（FPGA）设计微型SAR成像处理系统。以极坐标格式算法为基础,采用尺度变换的方式,运用简单的复数运算和FFT变换代替插值实现距离向的重采样,这种方式可以提升算法精度和运算效率;方位向处理采用高精度的SINC插值方法,流水线输出插值结果,运算效率进一步提高;最后通过PGA算法实现图像的聚焦处理。全文共有五章,各章节主要内容如下所述:第一章介绍了微型SAR系统的研究背景和国内外发展现状,在此基础上结合其在军事和民用领域的应用场景实例分析其成像技术的研究意义。对比DSP信号处理方式,说明了基于FPGA实现微型SAR信号处理系统的优势,并对FPGA实现过程中的关键技术进行简要阐述。第二章首先分析了微型SAR信号去斜率接收的特点,然后详细介绍了改进后的PFA成像处理流程和PGA实现图像聚焦的原理,最后通过点目标的仿真结果验证了成像算法的有效性。第三章从微型SAR信号实时处理的角度出发,考虑算法处理流程和FPGA硬件技术,以节省硬件资源与提升信号处理效率为主要目的,分别设计数据存储模块和算法处理模块,并给出各个子模块的具体设计原理。第四章从工程实践角度验证FPGA信号处理系统的正确性,搭建以主机、以太网、FPGA和DDR3 SDRAM为主体的验证系统框架。设计基于以太网的数据通信模块实现主机与处理板之间的通信。在此基础上对成像处理系统的成像质量、处理精度、处理速度以及资源占用情况进行分析。实验结果表明基于FPGA的微型SAR实时成像处理系在成像质量、处理精度和实时性等方面均满足设计要求。第五章对本文研究内容进行总结说明,并提出系统设计中可以改进的地方与接下来的研究方向。

星载SAR实时成像平台研究
陈烨翀
西安电子科技大学
随着SAR成像技术的发展,对于星载SAR的实时性和分辨率提出了更高的要求。同时,星载SAR面临的苛刻环境也要求处理平台具有更高的可靠性。本文基于FPGA重构技术,设计了高可靠的星载SAR实时处理平台。本文主要工作如下:1、针对星载SAR成像特点,通过点目标仿真分析对比成像结果,选择CS算法作为星载SAR实时成像算法。依据星载SAR实时处理平台要求,分析硬件资源需求,估算核心算法模块运算时间,并提出了通过FPGA的动态可重构技术进而提高平台的可靠性;2、根据可靠性和实时性需求,构建了双模冗余的星载SAR实时成像平台。提出了维护子系统加运算子系统协同工作的结构。维护子系统以Actel的AX500反熔丝FPGA作为核心监控单元,并设计了针对双机热备份的控制状态机。运算子系统由赛灵思的Virtex7高性能FPGA作为运算单元,通过动态可重构设计,提高商用FPGA的抗辐照能力;3、针对CS成像算法转置操作多,时间占比高,数据量大,计算复杂等问题。文本设计了一种多路并行快速写入结合特定地址跳址读出的DDR3 SDRAM矩阵快速转置方法,极大地提高了转置效率。同时,配合多路FFT/IFFT模块并行处理,进一步缩短成像时间,提高平台实时性。通过设计参数实时计算模块,降低系统资源消耗,为片内双模冗余提供保障。综合以上方法,设计出了双模冗余的标准OpenVPX 6U板卡,并将全部星载SAR算法流程在一片FPGA内实现。不同于传统FPGA+DSP或者多FPGA成像节点的架构,该成像平台通过硬件双模冗余、软件双模冗余,以动态重构方法提高了星载处理的可靠性,并具有重量轻,功耗低的特点。

机载SAR高分辨率成像算法的FPGA处理技术研究
丁勇
南京航空航天大学
摘要：合成孔径雷达（SAR）是高分辨率成像雷达,具有传统光学成像与红外遥感没有的全天候与全天时工作的特点,并且能够穿透遮蔽物,改变了传统雷达单纯探测目标位置的方式,并具有获取目标图像的能力,从而能够获得更多的目标信息,有利于进行目标识别,在战场侦察,环境监测、应急救援等领域具有重要作用。SAR主要搭载在卫星与较大型的飞机上,该系统不但组成复杂、成本高,而且重量与体积都较大,成为在小型飞行平台上应用的瓶颈。而随着国内外轻小型飞机、无人飞行器的快速发展,在其上搭载微型SAR成像处理系统逐渐受到广泛关注,而小型飞行平台的SAR成像处理系统迫切需要解决体积、重量、功耗、实时处理等问题。要搭建微型SAR成像处理系统,需要选择处理流程简洁且适合硬件实现的算法。极坐标格式算法（PFA）在正侧视情况下可以采用基于PCS的尺度变换方式,以简单的复数运算与FFT变换取代两维插值运算,简化了算法。FPGA硬件可编程、高度并行处理等特点,使得它在高速率、大数据量处理的场合中被广泛使用,因此选择FPGA实现SAR算法成为目前微型SAR成像处理系统研究的热点。本文一共有五章,各章节主要内容如下所述:论文第一章首先介绍了SAR的背景知识,然后回顾了国内外微型SAR研究的历程,介绍了FPGA器件的相关技术。阐述了在微型SAR成像处理系统中,利用FPGA实现极坐标格式算法的意义。最后给出了文章的主要内容与文章结构。论文第二章首先介绍了去斜率信号的特点,然后分别介绍了利用插值方式与基于PCS的尺度变换方式实现极坐标格式算法的原理,并给出了各自点目标的仿真结果。最后指出在硬件实现极坐标格式算法过程中,从处理效率角度出发,基于PCS的极坐标格式算法更适合硬件实现。论文第三章从SAR信号实时处理的角度出发,结合PFA处理流程与FPGA硬件技术进行考虑,为节省硬件资源与提升数据处理效率,系统设计了PFA算法处理模块、DDR3读写转置模块、PCIe传输模块。然后给出各个模块的具体设计,相应的模块还对处理效率、处理误差进行了分析。论文第四章是系统的整体设计与数据分析,采用VC707评估板作为硬件开发平台,结合上位机、DDR3 SDRAM等软硬件资源,编写算法的控制逻辑。输入8192*8192大小的去斜率信号到设计的系统中,通过比对FPGA与MATLAB的处理结果验证设计的可行性。论文第五章对文中研究的内容进行总结说明,并提出设计需要改进的地方与接下来的研究方向。

机载SAR高分辨率成像算法的FPGA处理技术研究
丁勇
南京航空航天大学
摘要：合成孔径雷达（SAR）是高分辨率成像雷达,具有传统光学成像与红外遥感没有的全天候与全天时工作的特点,并且能够穿透遮蔽物,改变了传统雷达单纯探测目标位置的方式,并具有获取目标图像的能力,从而能够获得更多的目标信息,有利于进行目标识别,在战场侦察,环境监测、应急救援等领域具有重要作用。SAR主要搭载在卫星与较大型的飞机上,该系统不但组成复杂、成本高,而且重量与体积都较大,成为在小型飞行平台上应用的瓶颈。而随着国内外轻小型飞机、无人飞行器的快速发展,在其上搭载微型SAR成像处理系统逐渐受到广泛关注,而小型飞行平台的SAR成像处理系统迫切需要解决体积、重量、功耗、实时处理等问题。要搭建微型SAR成像处理系统,需要选择处理流程简洁且适合硬件实现的算法。极坐标格式算法（PFA）在正侧视情况下可以采用基于PCS的尺度变换方式,以简单的复数运算与FFT变换取代两维插值运算,简化了算法。FPGA硬件可编程、高度并行处理等特点,使得它在高速率、大数据量处理的场合中被广泛使用,因此选择FPGA实现SAR算法成为目前微型SAR成像处理系统研究的热点。本文一共有五章,各章节主要内容如下所述:论文第一章首先介绍了SAR的背景知识,然后回顾了国内外微型SAR研究的历程,介绍了FPGA器件的相关技术。阐述了在微型SAR成像处理系统中,利用FPGA实现极坐标格式算法的意义。最后给出了文章的主要内容与文章结构。论文第二章首先介绍了去斜率信号的特点,然后分别介绍了利用插值方式与基于PCS的尺度变换方式实现极坐标格式算法的原理,并给出了各自点目标的仿真结果。最后指出在硬件实现极坐标格式算法过程中,从处理效率角度出发,基于PCS的极坐标格式算法更适合硬件实现。论文第三章从SAR信号实时处理的角度出发,结合PFA处理流程与FPGA硬件技术进行考虑,为节省硬件资源与提升数据处理效率,系统设计了PFA算法处理模块、DDR3读写转置模块、PCIe传输模块。然后给出各个模块的具体设计,相应的模块还对处理效率、处理误差进行了分析。论文第四章是系统的整体设计与数据分析,采用VC707评估板作为硬件开发平台,结合上位机、DDR3 SDRAM等软硬件资源,编写算法的控制逻辑。输入8192*8192大小的去斜率信号到设计的系统中,通过比对FPGA与MATLAB的处理结果验证设计的可行性。论文第五章对文中研究的内容进行总结说明,并提出设计需要改进的地方与接下来的研究方向。

SAR成像算法及实时信号处理系统研究
臧强
长春理工大学
摘要：20世纪50年代起是雷达成像技术的发展时期,它是雷达发展的一个重要时期,后来随着经济社会的发展和科学技术的进步,雷达成像应用的技术大多数是合成孔径雷达（SAR,Synthetic Aperture Radar）为主。目前机载和星载SAR的应用已经越来越普遍了,利用SAR的高分辨能力,与其他雷达技术相整合,同时SAR还可以完成场景的高程测量,以及在场景中显示地面运动目标（GMTI）。目前大多实时SAR成像系统都是基于DSP为核心运算单元实现的并且可以得到亚米级的分辨率,场景图像的质量可与同类用途的光学图像相媲美。但是,新形势下雷达技术也面临着各种新问题,受到各方面的影响。配套发展技术应用、基础理论研究、成像和非成像信息应用、空间分辨率、可以更多地提取雷达数据中深层次的信息等问题日趋值得深思,亟待得以解决,以便促进我国雷达技术得到新的更大发展。论文首先综述了雷达成像技术的国内外发展现状,概述了SAR成像的基本原理和成像算法；而后对SAR成像实时信号处理系统的整体设计进行了详细的分析和介绍；并在多片DSP相互配合下进行了详细的数据处理；最后介绍了SAR成像实时处理系统的FPGA设计,整个系统的设计紧密结合重新时序分布、展开与合并等技术,同时注重流水线、并行处理等基本设计技巧的应用,具有高稳定性、高实时性、低功耗及易扩展等优点。

基于FPGA的SAR转置存储器设计
王一鸣
西安电子科技大学
摘要：合成孔径雷达（SAR）是一种具有高分辨成像雷达，在许多领域均发挥重要作用。在工程实现的过程中，一方面，它需要对大数据量和高数据率的原始数据进行处理，另一方面，雷达系统对实时性有很高的要求，这些要求给工程实现带来了极大的挑战。因此，用于实现合成孔径雷达处理的硬件系统的选择和搭配就成为了一个至关重要的问题。通常情况下，对这种雷达数字信号进行处理都是采用DSP来实现，然而，随着合成孔径雷达的性能要求越来越高，施加给DSP的负担越来越重，仅仅使用DSP来完成设计的难度越来越大。同时，由于FPGA技术在实现数字信号处理方面经过几年的发展已经趋近成熟，因此，FPGA在SAR成像方面已经被越来越多的应用。而本文就是基于FPGA平台进行设计。本文介绍了一种基于FPGA的SAR转置存储器设计方法，主要解决基于DSP实现成像处理转置存储功耗高、速度慢、效率低和不能抗辐射的问题。本文具体论述了设计原理和实施方案，并且给出了详细的验证结果。本设计极大地提高了转置存储器的工作效率，使转置存储器系统运行更稳定、功耗更低、速度更快、效率更高、能抗辐射，可应用于合成孔径雷达成像系统设计。

基于FPGA+DSP的斜视SAR实时处理技术
陈皓
西安电子科技大学
摘要：斜视SAR具有全天候、全天时、远距离、高分辨成像等特点，由于其不受地域、时间、气候等多种因素的影响，广泛应用于民用和军事领域，带来了巨大的社会效益和经济效益，因此，对斜视SAR成像处理技术进行深入研究是十分必要的。近几年可编程逻辑器件的发展使得FPGA无论在性能、成本还是功效上都超越了DSP，成为信号处理的系统核心，其并行处理的芯片架构极大的提高了运算效率，能够满足雷达信号处理算法数据吞吐量大、算法实时性高的要求。因此，在FPGA平台进行算法实现成为信号处理领域的一种必然趋势。本文重点研究了基于FPGA+DSP的斜视SAR实时成像处理技术。首先介绍了SAR成像基本原理和斜视SAR成像几何模型，并阐述了基于R-D算法的斜视SAR成像处理算法。然后介绍了基于FPGA+DSP的信号处理板卡的结构及特点，并详细说明了各个芯片之间通信接口模块的设计。最后给出了斜视SAR实时成像算法中各功能模块在信号处理板上的映射与实现，完成了斜视SAR实时成像处理技术的工程实现，并给出了处理结果。

FPGA在实时SAR成像系统中的应用
赵博
西安电子科技大学
摘要：合成孔径雷达（SAR）是一种具有高分辨成像和远距离作用的高性能雷达,在许多领域均发挥重要作用。然而在工程实现的过程中,一方面,它需要对大数据量和高数据率的原始数据进行处理,另一方面,雷达系统对实时性有很高的要求,这些要求给工程实现带来了极大的挑战。因此,用于实现合成孔径雷达的硬件系统的选择和搭配就成为了一个至关重要的问题。通常情况下,对这种雷达数字信号进行处理都是采用DSP芯片技术,然而,随着合成孔径雷达的性能要求越来越高,施加给DSP的负担越来越重,仅仅使用DSP来完成设计的难度越来越大。同时,由于FPGA技术在实现数字信号处理方面经过几年的发展已经趋近成熟,因此,FPGA在SAR成像方面已经被越来越多的应用。而本文也将对FPGA在SAR成像方面的应用进行简要介绍。合成孔径雷达成像的算法流程一般是这样的——一定程度上也是硬件处理流程,首先要对采样得到的原始数据要进行预处理,然后进行脉冲压缩,之后会做一些更为复杂的算法处理。预处理算法包括距离向预处理和方位向预处理:距离向预处理就是数字下变频（DDC）和时域低通滤波相结合,数字下变频如果不考虑其算法的内在物理意义,在数学上它本身就是一种乘法,而低通滤波在时域上,就是一种卷积运算,也是一个在数学上乘累加的过程;方位向预处理也是一种滤波。脉冲压缩在算法上有多种实现方法,而常用的是频域滤波法,其原理是首先进行FFT,然后与频域匹配函数相乘,再做IFFT。总结上面的两类算法,无论是乘法,FFT还是IFFT,都可以在FPGA内实现,并且FPGA可以被编程为并行处理,相对于DSP它将更加灵活。上面提到的脉冲压缩,分为距离脉压和方位脉压,它们的基本原理是一样的,而区别在于对输入数据的形式不同。当在实现SAR成像的时候,如果既要进行距离脉压又要进行方位脉压,对数据进行转置就是必要的。但是由于FPGA内部的RAM有限,无法满足大数据量的数据转置,所以采用DDRII SDRAM作为外部大容量存储器进行实现。

机载双基地SAR成像算法的FPGA设计与实现
陈静
电子科技大学
摘要：双基地合成孔径雷达（简称双基地SAR或Bistatic SAR）是一种新的成像雷达,也是当今SAR技术的一个发展方向,在军用及民用领域都具有良好的应用前景,近年来成为研究的热点。本文则侧重于研究双基地SAR的距离-多普勒（R-D）成像算法的实现。在双基地SAR系统及成像算法的研究方面,推导了双基地SAR的系统分辨特性及雷达方程,分析了主要系统参数之间的约束关系。针对正侧视机载双基地SAR系统,本文对距离-多普勒算法进行了推广。最后得到点目标的仿真结果。在成像算法的FPGA实现上,在System Generator环境下对算法进行定点仿真。完成距离-多普勒成像算法的硬件实现,其中包括了FFT快速傅立叶变换、硬件乘法器、Rocket I/O接口设计、DCM数字时钟管理等主要部分。针对硬件实现的特点,对算法的部分运算进行了简化。为了对算法实现进行验证,设计开发了该算法的硬件测试平台。主要基于ML310评估板上XC2VP30芯片中嵌入的Power PC 405,完成其硬件部分的设计,主要包括了Aurora协议接口、RS-232串行接口、DDR RAM接口以及其它如中断、时钟等部分。

FPGA在实时SAR成像系统中的应用
赵博
西安电子科技大学
摘要：合成孔径雷达（SAR）是一种具有高分辨成像和远距离作用的高性能雷达,在许多领域均发挥重要作用。然而在工程实现的过程中,一方面,它需要对大数据量和高数据率的原始数据进行处理,另一方面,雷达系统对实时性有很高的要求,这些要求给工程实现带来了极大的挑战。因此,用于实现合成孔径雷达的硬件系统的选择和搭配就成为了一个至关重要的问题。通常情况下,对这种雷达数字信号进行处理都是采用DSP芯片技术,然而,随着合成孔径雷达的性能要求越来越高,施加给DSP的负担越来越重,仅仅使用DSP来完成设计的难度越来越大。同时,由于FPGA技术在实现数字信号处理方面经过几年的发展已经趋近成熟,因此,FPGA在SAR成像方面已经被越来越多的应用。而本文也将对FPGA在SAR成像方面的应用进行简要介绍。合成孔径雷达成像的算法流程一般是这样的——一定程度上也是硬件处理流程,首先要对采样得到的原始数据要进行预处理,然后进行脉冲压缩,之后会做一些更为复杂的算法处理。预处理算法包括距离向预处理和方位向预处理:距离向预处理就是数字下变频（DDC）和时域低通滤波相结合,数字下变频如果不考虑其算法的内在物理意义,在数学上它本身就是一种乘法,而低通滤波在时域上,就是一种卷积运算,也是一个在数学上乘累加的过程;方位向预处理也是一种滤波。脉冲压缩在算法上有多种实现方法,而常用的是频域滤波法,其原理是首先进行FFT,然后与频域匹配函数相乘,再做IFFT。总结上面的两类算法,无论是乘法,FFT还是IFFT,都可以在FPGA内实现,并且FPGA可以被编程为并行处理,相对于DSP它将更加灵活。上面提到的脉冲压缩,分为距离脉压和方位脉压,它们的基本原理是一样的,而区别在于对输入数据的形式不同。当在实现SAR成像的时候,如果既要进行距离脉压又要进行方位脉压,对数据进行转置就是必要的。但是由于FPGA内部的RAM有限,无法满足大数据量的数据转置,所以采用DDRII SDRAM作为外部大容量存储器进行实现。

星机双基地SAR的目标二维频谱计算
李燕平张振华邢孟道保铮
西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室 西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室 西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室 西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室 西安710071 西安710071 西安710071 西安710071

卫星和飞机配合的双基地SAR具有广阔的应用前景,要实现这种双基地SAR的频域成像关键要得到准确的目标二维频谱.文中分析指出,采用驻定相位点展开法得到的目标二维频谱的精度与收发平台的速度及收发雷达的斜视角度有关,由于星机双基地SAR的收发平台速度差异很大,斜视角度也可能较大,因而采用该方法得到的目标二维频谱的误差较大.接着,利用驻定相位原理并结合双基地SAR的几何关系,提出了两种计算星机双基地SAR目标二维频谱的方法,一种基于解析式计算,该方法的运算量小,精度较高;另一种基于数值方法计算,该方法的运算量稍大,但完全精确.这两种方法的精度均不受收发平台速度及收发雷达斜视角度的影响,因而适合星机双基地SAR成像.最后,通过对仿真数据的频域成像验证了所提方法的有效性.

线性调频信号及其脉冲压缩系统的FPGA实现
吴恙
湖北大学
摘要：线性调频脉冲压缩是雷达信号处理系统的重要组成部分,对线性调频信号及其脉冲压缩系统进行设计和实现具有重要意义。论文在分析线性调频信号与匹配滤波原理的基础上,通过MATLAB仿真分析和FPGA开发平台对线性调频信号及其脉冲压缩系统的FPGA实现进行了系统研究。首先研究并实现了基于CORDIC算法的线性调频信号产生方法。分析了基于CORDIC算法的DDS基本原理,采用Verilog硬件描述语言设计实现了基于CORDIC算法的直接数字合成（DDS）方法,根据线性调频信号的相位调制函数,实现了线性调频信号的FPGA产生,并在ModelSim仿真平台上验证了该方法的可行性。克服了传统查表法实现DDS方法占用存储单元多、运算速度和精度较低等缺陷。然后对脉冲压缩系统的频域实现方法中的关键算法FFT进行了FPGA设计,以16点快速傅里叶变换（FFT）为例,详细分析了蝶形模块、地址产生模块以及控制模块的Verilog设计方法,选取有限状态机完成了系数发生器的设计,并在Quartus Ⅱ上实现整个FFT的仿真。最后采用verilog语言和Quartus Ⅱ平台,成功完成了DA结构的FIR滤波器的FPGA实现。此方法与传统的乘累加算法相比较,分布式算法大大的降低了脉冲压缩的运算量,提高了脉冲压缩的效率。但论文也存在以下不足：在对线性调频信号进行脉冲压缩仿真和FPGA实现时,未能采取加窗处理；在对DA算法的实现过程中,数据处理速度和运算精度还有待进一步提高,这些都是值得进一步改进的问题。 还原

基于CORDIC算法的线性调频信号的FPGA实现
王艳龙
西安电子科技大学
摘要：脉冲压缩雷达采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率，保证足够大的作用距离，接收时采用脉冲压缩算法获得窄脉冲，来提高距离分辨率，较好的解决了作用距离和距离分辨率之间的矛盾。线性调频信号是脉冲压缩雷达最常见的信号，研究它的实现方法有着重要的意义。随着超大规模集成电路（Very Large Scale Integrated Circuits，VLSI）技术的发展，利用数字方法产生线性调频信号已成为现实。与模拟方法相比，DDS（直接数字频率合成）方法具有灵活性好、可靠性高等优点，为人们解决了传统波形发生器的不足。DDS方法主要采用ROM查找表法，由于FPGA中RAM容量的限制，难以实现大时宽的线性调频信号。CORDIC算法能够将多种难以用硬件电路直接实现的复杂函数运算分解为统一的加减、移位操作，极大地降低了硬件设计的复杂性。为了解决FPGA中RAM资源的不足，作者提出了基于CORDIC算法的线性调频信号的FPGA实现。本论文详细介绍了CORDIC算法及其硬件实现，在此基础上分析了线性调频信号的硬件实现过程，最终在板卡上实现了带宽和时宽灵活可调的线性调频信号。

机载双基地SAR成像算法的FPGA设计与实现
陈静
电子科技大学
摘要：双基地合成孔径雷达（简称双基地SAR或Bistatic SAR）是一种新的成像雷达,也是当今SAR技术的一个发展方向,在军用及民用领域都具有良好的应用前景,近年来成为研究的热点。本文则侧重于研究双基地SAR的距离-多普勒（R-D）成像算法的实现。 在双基地SAR系统及成像算法的研究方面,推导了双基地SAR的系统分辨特性及雷达方程,分析了主要系统参数之间的约束关系。针对正侧视机载双基地SAR系统,本文对距离-多普勒算法进行了推广。最后得到点目标的仿真结果。 在成像算法的FPGA实现上,在System Generator环境下对算法进行定点仿真。完成距离-多普勒成像算法的硬件实现,其中包括了FFT快速傅立叶变换、硬件乘法器、Rocket I/O接口设计、DCM数字时钟管理等主要部分。针对硬件实现的特点,对算法的部分运算进行了简化。 为了对算法实现进行验证,设计开发了该算法的硬件测试平台。主要基于ML310评估板上XC2VP30芯片中嵌入的Power PC 405,完成其硬件部分的设计,主要包括了Aurora协议接口、RS-232串行接口、DDR RAM接口以及其它如中断、时钟等部分。