基于FPGA的SAR成像方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103197317103197317B(45)授权公告日2014.09.17(21)申请号201310101045.3(22)申请日2013.03.26(73)专利权人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人全英汇陈露露邢孟道李亚超李艳红何振(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人王品华朱红星(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)审查员张洁权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称基于FPGA的SAR成像方法(57)摘要本发明公开了一种基于FPGA的SAR成像方法，主要解决现有系统结构复杂、数据处理速度慢的问题。其实现方法是，调用FPGA中乘法器，将每列距离向数据与量化后的hamming窗数据相乘后进行FFT运算，完成距离脉压；由惯导参数计算距离向场景中心位置，进行距离向数据截取；将截取得到的数据转置，实现子孔径数据按方位向存储；根据惯性导航参数估计出多普勒中心值和多普勒调频率；根据估计出的多普勒中心值和多普勒调频率构造多普勒频移函数、多普勒调频率函数和方位hamming窗函数；将做完距离脉压后的每行方位向数据与上述三个函数相乘后进行FFT运算，得到最终成像数据。本发明简化了SAR成像系统结构，提高了处理速度，可用于在弹载模式下的SAR成像。CN103197317BCN10397BCN103197317B权利要求书1/1页1.一种基于FPGA的SAR成像方法，包括如下步骤：(1)用Matlab软件产生16384点的hamming窗，并将其量化成9bit有符号定点数存入ROM中，将雷达回波距离向数据与ROM中的hamming窗相乘，以实现对距离向数据的加窗；(2)对加窗后的距离向数据进行FFT运算，完成距离脉压；(3)根据雷达前端惯导的斜距、斜视角、飞行速度，计算成像场景中心所在位置，x＝2×N×γ×R/c/fs，其中，x是场景中心，N是雷达回波距离向数据点数，γ是雷达发射线性调频信号的调频率，R是雷达到目标的距离，c是光速，fs是采样频率；以此位置为中点左右各截取1024点共2048点数据作为成像数据，当产生地址越界时从特殊点0或14337开始截取；(4)对雷达回波数据在方位向上按雷达发射脉冲的重频积累512个脉冲，得到512列数据作为一个子孔径数据，将子孔径数据转置后存储；(5)分别对步骤(4)中子孔径数据的每行方位向数据计算，得到2048个多普勒中心值，将得到的2048个方位向多普勒中心值求和取平均作为该子孔径的多普勒中心，其中，每行方位向数据的计算步骤如下：首先，调用FPGA内部的复数乘法IP核，将一行方位向数据错位共轭点乘，得到自相关向量；然后，对自相关向量求和取平均值得到自相关值，调用FPGA内部的CORDICIP核计算自相关值的相位角α；最后，根据得到的自相关值相位角α，通过如下公式计算多普勒中心：fdc＝α×PRF/2/π，式中，fdc是多普勒中心，PRF是雷达发射信号的重频；(6)根据雷达前端惯导的载机速度、斜视角和斜距计算多普勒调频率：ka＝-2v2cos2θ/λ/Rs，其中，ka是多普勒调频率，v是载机速度，θ是斜视角，Rs是斜距，λ是雷达发射信号的波长；(7)根据步骤(5)得到的多普勒中心，得到多普勒频移函数，根据步骤(6)得到的多普勒调频率，得到多普勒调频率函数；用Matlab软件产生512点的hamming窗，并将其量化成16bit有符号定点数存入ROM中；(8)将步骤(4)中子孔径数据的每行方位向数据分别与步骤(7)中的多普勒频移函数、多普勒调频率函数、hamming窗数据相乘，完成方位Dechirp前期处理；(9)对经过步骤(8)处理后的子孔径数据按其方位向作FFT运算，得到子孔径数据的的方位频域，对方位频域的每个数据求模值，得到最终成像数据。2CN103197317B说明书1/4页基于FPGA的SAR成像方法技术领域[0001]本发明属于数字信号处理技术领域，涉及雷达成像方法，可应用于雷达实时信号处理系统设计和遥感、导弹等领域。背景技术[0002]合成孔径雷达SAR具有二维距离和方位高分辨率，能对场景作高分辨率的二维成像。可以全天候、全天时、远距离对目标进行检测和定位，在军用和许多民用领域发挥着重要作用。常见的SAR成像算法有距离-多普勒R-D算法、线频调变标CS算法等。距离-多普勒成像算法作为合成孔径雷达成像的一种主要算法，在合成孔径雷达成像领域占有重要作用。[0003]目前常用的雷达成像平台多采用FPGA+DSP形式，利用FPGA并行度高和DSP灵活性强的特点，两种开发工具协作完成雷达成像任务。