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宽带雷达数据采集与实时成像处理技术研究

李卫星  
【摘要】:空间目标高分辨雷达能获取目标的形状、结构信息,是空间目标识别的基础。本文紧密围绕高分辨雷达数据采集及处理关键技术,在回波模拟、数字正交解调、逆合成孔径雷达(ISAR)实时成像、高速高精度数据采集电路设计、高速数据传输电路设计与实现等方面展开深入研究。本文内容主要分为三个部分: 第一部分研究了ISAR回波模拟技术和数字正交解调技术。结合空间目标的特点,建立了去斜处理后的目标回波信号模型和目标与雷达的相对运动模型,生成模拟回波数据并对其进行成像仿真,基于本文设计的回波模拟器,实现了去斜回波的模拟。在研究数字正交解调原理与实现结构的基础上,结合多相滤波理论,推导了基于低通滤波器的数字正交解调免混频实现结构。深入研究了滤波器参数对正交解调性能的影响,并基于FPGA平台设计实现了数字正交解调模块。 第二部分研究了ISAR实时成像实现技术。针对传统的互相关包络对齐法精度不足的问题,通过对实测数据的分析,得到回波数据相关系数的精细分布特征,然后使用二次多项式拟合求取精确偏移量,并利用傅里叶变换的频域移位性质实现了更为精确的包络对齐。实测数据实验结果表明:二次多项式拟合法对齐精度高且计算量较小,适合于ISAR实时成像。在此基础上,完成了成像算法在基于多DSP的实时信号处理机上的映射与优化,实现了二维实时成像。针对模拟去斜方式存在的不足,研究了基于直采数据的数字去斜脉压方法,通过实测数据处理,证明该方法具有较好的脉压性能,且大大减小了数据量,为基于直采数据的实时成像的工程实现提供了依据。 第三部分研究了硬件电路设计与实现技术。根据项目需求,提出去斜采集工作站的硬件设计方案,研制了去斜采集与回波模拟板,并对该板卡进行功能测试,验证了其各项指标均能达到项目需求。基于硬件平台,研究了基于PCI9656和基于光纤的高速数据传输技术,进行了去斜采集工作站的软件设计,并初步完成了分系统联合调试。 本文的研究成果保证了某宽带雷达数据采集与处理分系统的研制顺利进行,为数据采集、处理及实时成像技术的工程实现提供了重要的技术支持。


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