论文部分内容阅读
环扫合成孔径雷达系统包括上位机、模拟前端系统和数字信号处理系统,兼容连续波和脉冲波两种波形体制共14种工作模式,可满足多种距离范围、多种距离向和方位向分辨率需求;同时具有传统合成孔径雷达(SAR)的全天时、全天候的成像特性,且与传统SAR相比,具有360度的成像视野,高方位向的扫描速度以及实现短时间内获得大范围成像效果的优势。环扫SAR的数字信号处理和成像算法采用FPGA+DSP的架构实现,兼顾两种数字器件优势,大幅提高对回波信号数字化处理的速度和灵活性,以提高算法效率,满足系统成像准实时性的需求。本文主要对基于FPGA+DSP的环扫SAR系统作了部分理论研究、系统实现和整体调试。本文首先分析了环扫SAR成像的基本原理,并研究了适用于本系统的信号模型和高分辨率成像算法,给出环扫SAR距离向和方位向频谱,以及在一定条件下,可以采用线性调频的方式对环扫SAR回波做方位向处理;其次给出了环扫SAR系统设计方案,详细描述了模拟前端系统的组成、工作原理和功能,并讨论了信号处理系统在兼容两种波形体制下需要实现的波形控制、数据通路、采样和数字信号处理方式;接着在FPGA中设计了 14种工作模式的波形控制脉冲、SPI、UART和Rapid 1O三种适用于不同数据传输要求的通信接口和模数转换器(AD)的配置和使用,并研究了 FPGA成像预处理和DSP二维高分辨率成像的流程。本文最后对环扫SAR系统做了充分的调试测试工作。首先针对两种波形体制14种工作模式,测试并分析了设计好的信号处理系统中波形控制、数据传输和成像预处理的性能,给出了以连续波体制工作模式1为例的测试结果;接着对模拟前端系统的性能做了详细的分析,获得了微波源、发射机和接收机的带内带外频谱,并验证了接收机的输入输出幅度范围,给出了模拟前端系统的隔离度;在各分系统性能测试完成之后进行了环扫SAR的闭环测试,得到有效结果后在暗室进行了开环测试,并与环扫SAR的高分辨率成像和天线幅相影响的仿真结果对比。最后详述了调试测试过程中遇到的问题及解决方案,并根据现有的测试条件给出了环扫SAR系统的使用建议。