合成孔径雷达

作者:赵红 徐寅晖 曾大治 王惠 周超 北京理工大学信息与电子学院

摘 要:多普勒相位作为被测目标信息获取的重要来源,其计算精度成为基于FPGA实现合成孔径雷达实时回波模拟技术的关键要素。本文针对多普勒相位计算过程中存在的数值开方运算以及FPGA中专用开方器件的缺失性问题,在保证原始数据的仿真精度以及满足大位宽数据的仿真需求基础下,以Xilinx Virtex6 sx315t 为硬件平台,使用两种FPGA常用的近似方法——泰勒级数展开和CORDIC算法,对于多普勒相位的定点求解进行了程序设计与实现,并将仿真结果与MATLAB双精度理论数据进行对比,验证了精度的有效性。

1 引言

合成孔径雷达( synthetic aperture radar,SAR) 是一种全天时、全天候的高分辨率对地观测雷达. 卫星或飞机沿航线飞行时,其所搭载SAR 向正侧方发射调频脉冲信号,经地面目标反射后,回波数据被SAR接收机接收,经过信号处理后得到测绘带图像. 根据系统工作模式的不同,往往要求系统能处理不同带宽的多种信号. 传统的多带宽合成孔径雷达系统信号接收处理部分的实现框图如图1 所示. 由天线接收的SAR回波信号,先在雷达接收机中经滤波器组对不同带宽的回波信号进行滤波处理,其目的是滤除带外噪声,取得更好的系统灵敏度. 接收机输出的信号经过模/ 数变换(ADC) 转换成数字信号,形成格式化数据后传给数传系统,为了降低数据率,ADC 的采样时钟频率通常仅比信号带宽略高[1],这样不同带宽的信号就需要不同频率的采样时钟。

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