【摘要】：合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一種能實(shí)現(xiàn)高分辨、遠(yuǎn)距離、廣范圍的成像雷達(dá),具有很高的軍事應(yīng)用價(jià)值,是近些年來(lái)雷達(dá)研究的熱點(diǎn)。SAR回波數(shù)據(jù)多用來(lái)評(píng)估系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成像和參數(shù)指標(biāo)。實(shí)測(cè)SAR回波數(shù)據(jù)多需要飛機(jī)(機(jī)載)或衛(wèi)星(星載)運(yùn)載雷達(dá)獲得對(duì)地回波。然而,高飛行成本使得雷達(dá)系統(tǒng)的測(cè)試成本較高。所以,為了降低成本,研制出一種SAR回波信號(hào)模擬源來(lái)模擬獲得所需的回波數(shù)據(jù)是一種有效的途徑。傳統(tǒng)的SAR應(yīng)用于偵查領(lǐng)域,回波數(shù)據(jù)只需要在單次仿真任務(wù)確定后生成即可,對(duì)回波仿真的時(shí)間沒(méi)有嚴(yán)格的要求,目前存在的SAR回波模擬器主要有SARSIM和SARAS等。大多數(shù)的回波模擬器都是基于PC平臺(tái)的模擬,雖然能保證回波模擬的精度,但是回波模擬的時(shí)間遠(yuǎn)不能滿足實(shí)時(shí)性的要求。隨著SAR應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,SAR開(kāi)始被應(yīng)用于組合導(dǎo)航控制中,SAR仿真參與閉環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)中,SAR模擬器需要根據(jù)實(shí)時(shí)提供的雷達(dá)飛行航跡,實(shí)時(shí)的提供回波信號(hào),以供閉環(huán)仿真中的反饋控制使用[1]。很顯然,傳統(tǒng)的PC機(jī)和工作站平臺(tái)的SAR模擬系統(tǒng),由于其在模擬效率、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)形式上的劣勢(shì),無(wú)法應(yīng)用在實(shí)時(shí)仿真的環(huán)境中。因此,本文致力于提出快速并行SAR回波信號(hào)模擬算法與工程實(shí)現(xiàn)方法。高重頻彈載SAR回波信號(hào)模擬的數(shù)據(jù)量大,對(duì)處理的實(shí)時(shí)性要求很高。以此為背景,本文研究實(shí)時(shí)性要求極高的回波模擬方案設(shè)計(jì)。以減少運(yùn)算量和提高工程化并行度為目的,本文又完成了一系列算法改進(jìn)及工程優(yōu)化工作。首先,為減少計(jì)算量,研究計(jì)算量較少且模擬精度足夠高的同心圓算法,給出其基本原理并分析工程化實(shí)現(xiàn)流程。其次,為實(shí)現(xiàn)并行工作,研究雷達(dá)工作在不同模式時(shí)合理有效的對(duì)地面場(chǎng)景的分塊方法及數(shù)據(jù)組織存儲(chǔ)方法。再次,合理選取芯片實(shí)現(xiàn)芯片間并行對(duì)各子場(chǎng)景回波模擬,本文選用FPGA芯片及DSP芯片,給出各芯片的各個(gè)工作步驟時(shí)序、計(jì)算量并分析芯片的實(shí)時(shí)運(yùn)算能力。為定量分析本文方法的實(shí)時(shí)模擬能力,本文以實(shí)際的SAR系統(tǒng)工作參數(shù)為例,分析了10KHz重頻下的天線照射地面場(chǎng)景的回波模擬所需要的時(shí)間。特別地,考慮到地面高低起伏會(huì)帶來(lái)陰影,本文討論了根據(jù)DEM數(shù)據(jù)計(jì)算陰影信息的方法。最后,通過(guò)對(duì)比軟件模擬和硬件工程模擬的結(jié)果驗(yàn)證算法工程化實(shí)現(xiàn)的精度。尤其得,通過(guò)利用模擬的回波成像并分析成像質(zhì)量,有力地驗(yàn)證了算法及工程化的有效性。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN957.51

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本文編號(hào)：2554476