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基于FPGA的小型SAR实时成像处理器的研究的中期报告
中期报告
项目背景
合成孔径雷达(SAR)是一种能够实现远距离成像的高分辨率遥感技术，具有天气无关、夜间可用、自主控制和隐蔽成像等特点，应用广泛。为了满足移动SAR系统对高速、低功耗和小体积的要求，需要开发基于FPGA的小型SAR实时成像处理器，实现SAR图像的快速成像处理。
研究目标
本项目旨在研究基于FPGA的小型SAR实时成像处理器的设计与实现，主要包括以下研究内容：
1.确定合理的FPGA芯片型号、外设资源和工作时钟等参数；
2.设计SAR系统的信号处理流程，包括数据采集、预处理、反演、成像等步骤；
3.实现SAR系统的信号处理算法，包括距离、方位、多普勒和角度解析等；
4.实现SAR系统的硬件架构和软件控制程序；
5.测试和验证SAR系统的性能和可靠性。
研究进展
1.确定FPGA芯片型号为XilinxVirtex-7系列的XC7VX690T-2FFG1927增量型芯片。该芯片具有高性能、大规模集成和丰富的外设资源，可满足SAR系统高速、复杂的信号处理需求。
2.设计SAR系统的信号处理流程，包括数据采集、预处理、反演和成像等步骤。具体流程如下：
数据采集：采用低噪声、高速、高精度的AD9213ADC模块进行模拟信号采样，采样频率为500MS/s，采样位宽为12位。
预处理：对采集到的信号进行滤波、增益平衡、校正和复杂调制等预处理操作，以减小系统误差和提高成像质量。
反演：采用快速傅里叶变换和多普勒谱分析等算法，对预处理后的数据进行距离、方位、多普勒和角度解析等反演操作。
成像：采用反向投影算法、逐点积分算法和基于外推算法的图像重建算法，对反演得到的散射数据进行成像操作，得到SAR图像。
3.实现SAR系统的信号处理算法。采用Verilog语言设计硬件模块，结合高级综合工具进行算法优化和设计验证，包括快速傅里叶变换模块、多普勒谱分析模块、距离、方位和角度解析模块等。
4.实现SAR系统的硬件架构和软件控制程序。采用XilinxVivado设计工具进行硬件设计和综合，采用C语言设计软件控制程序，实现SAR系统的数据传输、控制和显示等功能。
5.测试和验证SAR系统的性能和可靠性。采用MATLAB进行仿真分析和算法验证，使用FPGA开发板和示波器进行硬件调试和性能测试，验证系统的成像性能和实时处理能力。
未来计划
1.进一步优化SAR系统的硬件架构和信号处理算法，提高系统的性能和可靠性；
2.设计SAR系统的嵌入式系统，在FPGA和处理器之间建立高速通信通道，实现算法的硬件与软件协同，加快系统速度和降低功耗；
3.构建SAR系统的实测点目标检测、跟踪和识别算法，增强系统的自主性和信息处理能力；
4.将SAR系统与无人机等移动平台进行集成和测试，实现移动SAR系统的应用。