微型合成孔径雷达成像信号处理技术

朱岱寅 张营 俞翔 毛新华 张劲东 李勇

朱岱寅, 张营, 俞翔, 等. 微型合成孔径雷达成像信号处理技术[J]. 雷达学报, 2019, 8(6): 793–803. doi: 10.12000/JR19094
引用本文: 朱岱寅, 张营, 俞翔, 等. 微型合成孔径雷达成像信号处理技术[J]. 雷达学报, 2019, 8(6): 793–803. doi: 10.12000/JR19094
ZHU Daiyin, ZHANG Ying, YU Xiang, et al. Imaging signal processing technology for miniature synthetic aperture radar[J]. Journal of Radars, 2019, 8(6): 793–803. doi: 10.12000/JR19094
Citation: ZHU Daiyin, ZHANG Ying, YU Xiang, et al. Imaging signal processing technology for miniature synthetic aperture radar[J]. Journal of Radars, 2019, 8(6): 793–803. doi: 10.12000/JR19094

微型合成孔径雷达成像信号处理技术

doi: 10.12000/JR19094
基金项目: 国家自然科学基金(61671240),航空科学基金(20182052013)
详细信息
    作者简介:

    朱岱寅(1974–),男,江苏人,教授,博士生导师。研究方向为合成孔径雷达/逆合成孔径雷达(SAR/ISAR)成像以及自聚焦算法、干涉SAR成像、SAR地面动目标指示以及机载雷达动目标指示技术。自2018年开始担任《雷达学报》编委。E-mail: zhudy@nuaa.edu.cn

    张 营(1994–),男,河北人,博士生。研究方向为视频合成孔径雷达、计算机视觉与图像解译、机器学习与遥感、SAR成像技术。E-mail: zhy1994@nuaa.edu.cn

    俞 翔(1982–),男,江苏人,副教授。研究方向为逆合成孔径雷达成像技术。E-mail: cw-al20@163.com

    毛新华(1979–),男,副教授,硕士生导师。研究方向为机载/星载合成孔径雷达、SAR自聚焦技术、微型无人机雷达成像、动目标成像。E-mail: xinhua@nuaa.edu.cn

    张劲东(1981–),男,江苏人,副教授,硕士生导师。研究方向为新体制雷达的研发、雷达信号分析与处理、高速数字信号处理系统设计与实现。E-mail: zjdjs@126.com

    李 勇(1977–),男,河南人,副教授,硕士生导师。研究方向为雷达信号处理、雷达系统。E-mail: limack@nuaa.edu.cn

    通讯作者:

    朱岱寅 zhudy@nuaa.edu.cn

  • 中图分类号: TN957.5

Imaging Signal Processing Technology for Miniature Synthetic Aperture Radar

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61671240), The Aeronautical Science Foundation of China (20182052013)
More Information
  • 摘要: 微型合成孔径雷达(MiniSAR)有效突破了时间与空间的限制,具备轻量化、低功耗、高灵活度等优势,能够满足感兴趣区域(ROI)的高分辨成像需求。然而,MiniSAR成像信号处理依然面临若干技术难题,例如复杂航迹条件下对地面目标的高分辨成像,非合作动目标的重聚焦,数据处理的效率与实时性等。据此,该文提出了一系列成像信号处理技术及其对应的现场可编辑门阵列(FPGA)硬件设计架构,从而实现了MiniSAR高分辨率成像与实时性处理。最后,基于多组聚束/条带式MiniSAR试验结果,验证了该文方法的有效性和可靠性。

     

  • 图  1  所提MiniSAR成像信号处理流程图

    Figure  1.  Proposed flow diagram of MiniSAR imaging signal processing

    图  2  基于FPGA设计架构的MiniSAR成像处理系统

    Figure  2.  MiniSAR imaging processing system based on FPGA design architecture

    图  3  PFA 2维处理模块

    Figure  3.  2-D processing modules of PFA

    图  4  相位梯度自聚焦模块结构图

    Figure  4.  Structure diagram of phase gradient autofocus module

    图  5  直接式分段存储

    Figure  5.  Directly segmented storage

    图  6  MiniSAR试验系统

    Figure  6.  MiniSAR experimental system

    图  7  ROI#1成像处理与聚焦对比

    Figure  7.  Imaging processing and focusing comparison for ROI#1

    图  8  聚束式实测数据ROI#2和ROI#3处理结果

    Figure  8.  Measured data processing results for spotlight ROI#2 and ROI#3

    图  9  条带式实测数据ROI#4处理结果

    Figure  9.  Measured data processing result for stripmap ROI#4

    图  10  条带式实测数据ROI#5处理结果

    Figure  10.  Measured data processing result for stripmap ROI#5

    表  1  资源利用率

    Table  1.   Resource utilization

    资源已用资源可用资源利用率(%)
    Slice Registers35548086640041
    Slice LUTs27354943320063
    Block RAM/FIFO501147034
    DSP48E1s1204360033
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    表  2  主要的系统参数

    Table  2.   Main system parameters

    系统参数数值
    带宽(GHz)1.8
    载频(GHz)9.7
    飞行速度(m/s)5
    脉冲宽度(ms)4
    数据采样率(MHz)50
    脉冲重复频率(Hz)250
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-10-28
  • 修回日期:  2019-12-24
  • 网络出版日期:  2019-12-01

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