基于Virtex-ⅡPro系列FPGA的SAR实时成像处理器中FFT的硬件实现

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合成孔径雷达(SAR)利用合成孔径原理和脉冲压缩技术，突破了天线孔径对方位向分辨率的限制，实现了对远距离目标进行二维高分辨率成像，在军事和民用领域都取得了广泛的应用。快速傅立业变换(FFT)是雷达成像算法的核心，而雷达信号处理要求大动态范围和高精度使得其运算多用浮点格式完成。因此，如何快速有效的完成长点数浮点FFT便直接决定了SAR实时成像处理器的性能。常用的数据处理方案是采用高速DSP芯片实现，这种方法曾被认为是SAR实时处理最佳的硬件实现方案，但是近几年可编程器件的发展使得FPGA已经成为比DSP更优越的处理方式。本文的研究工作主要是围绕基于Xilinx公司Virtex-ⅡPro系列FPGA的浮点FFT运算单元的设计和SAR实时成像处理器展开的。第二章介绍了合成孔径雷达成像的基本原理，分析了距离向分辨率和方位向分辨率。最后详细介绍了雷达成像算法常用的距离-多普勒(R-D)算法，并给出了基于R-D算法的SAR实时成像处理器结构框图。第三章主要讨论了论文中所用Xilinx公司Virtex-ⅡPro系列FPGA的性能、结构及其开发流程，并对其相应的开发平台ISE7.X和仿真工具ModelSim作了概括性的介绍。第四章深入研究了基-2、基-4FFT算法，实现了基于Xilinx公司的Virtex-ⅡPro系列XC2VP100芯片的16K点浮点FFT运算单元，给出了FFT运算单元各模块的详细设计过程并给出了仿真结果。最后验证了本设计方案的正确性并和传统的使用专用DSP实现浮点FFT变换作了比较。第五章首先针对一套典型的机载SAR系统对其系统参数、技术指标进行了分析讨论，并详细分析了该SAR系统实时成像处理器参数。提出了基于XILINX公司Virtex-ⅡPro系列FPGA的实时成像处理器设计方案，给出了实时成像处理器主要模块基于Virtex-ⅡPro系列FPGA的硬件实现方案并对其可行性进行了详细的论证。

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作者
李明;
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作者单位

中国科学院电子学研究所;

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授予单位中国科学院电子学研究所;
学科通信与信息系统
授予学位硕士
导师姓名沈汀;
年度 2006
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类数据、图像处理及录取;傅里叶分析（经典调和分析）;
关键词
浮点FFT变换; 快速傅立业变换; FPGA; 合成孔径雷达; 实时成像处理器; R-D算法; 脉冲压缩;

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