SAR實(shí)時(shí)信號(hào)處理中的關(guān)鍵算法加速研究.pdf

1、合成孔徑雷達(dá)具有全天候、全天時(shí)、遠(yuǎn)距離、高分辨率成像的能力，在軍事和民用領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。SAR信號(hào)處理數(shù)據(jù)量大、運(yùn)算復(fù)雜，提高SAR信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性具有重要意義。
　　SAR實(shí)時(shí)信號(hào)處理可以劃分為彼此獨(dú)立的三個(gè)階段，即預(yù)處理、成像和成像后處理。本文重點(diǎn)研究了SAR實(shí)時(shí)信號(hào)處理中的FIR濾波、快速傅里葉變換和圖像分類等關(guān)鍵算法，并提出相應(yīng)的優(yōu)化解決方法。本文的主要內(nèi)容概括如下：
　　(1)適當(dāng)降低回波信號(hào)的采樣率，可以提高

2、 SAR成像的實(shí)時(shí)性。為了避免降采樣過(guò)程中出現(xiàn)頻譜混疊，需要首先對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行線性相位的FIR低通濾波。本文提出了一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)線性FIR濾波器的硬件設(shè)計(jì)方案。
　　(2)傅里葉變換是雷達(dá)成像算法中的核心操作。大點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)FFT運(yùn)算的效率直接決定了SAR實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)的性能。本文提出了一種基于FPGA的雙精度浮點(diǎn)FFT處理器的硬件設(shè)計(jì)方法。通過(guò)優(yōu)化操作數(shù)和旋轉(zhuǎn)因子地址映射方法，每個(gè)時(shí)鐘周期并行完成8個(gè)基2蝶形運(yùn)算。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，

3、相對(duì)于運(yùn)行在Intel(R) Core（TM）2 Quad CPU Q9400 CPU平臺(tái)上的FFTW軟件程序，本文設(shè)計(jì)的FFT處理器可以獲得兩倍的加速比。
　　(3)隨著合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的飛速發(fā)展，SAR成像系統(tǒng)要處理的數(shù)據(jù)量成倍增加。單片 FPGA由于計(jì)算能力有限，難以完成超長(zhǎng)點(diǎn)數(shù) FFT。本文提出了一種基于FPGA陣列的超長(zhǎng)點(diǎn)數(shù)一維FFT并行處理的設(shè)計(jì)方案：將大點(diǎn)數(shù)的FFT分解為多個(gè)小點(diǎn)數(shù)的FFT，分別由多片F(xiàn)PGA并行處理