基于TS201硬件平台的舰船目标ISAR成像算法实现

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岸基ISAR是新体制雷达下新一代的岸基海防系统,主要信号处理技术包括探测和成像两部分。本文着重研究了雷达信号的回波数据预处理,即探测和成像两通道信号的数字下变频技术,以及ISAR成像算法在TS201芯片上的具体实现。详细介绍了数字下变频的流程,给出了用软件实现数字下变频的方法。分析了ISAR成像算法,并完成了具体的工程实现。成像通道根据探测通道提供的目标位置信息,有针对性地录取回波数据,去除冗余数据,减小成像计算量,达到实时检测跟踪舰船目标并对其成像识别的目的。数字下变频技术能够有效降低数据率,方便后续任务完成实时处理,同时能够生成正交的双通道基带信号,这也是检测与成像算法的必要步骤。详细分析了CIC滤波器的特性,根据系统要求确定了CIC滤波器的级联级数。针对DSP能够快速进行乘加运算的特点,提出了多级CIC滤波器的等效结构,改进了数字下变频结构,方便DSP快速完成运算。针对探测与成像两通道信号的不同下变频要求,分别给出了两种对应的实现步骤。单片DSP运行能力有限,因此建立了多处理器系统,增强了系统的处理能力。利用仿真数据分析数字下变频的结果,并通过实际正弦输入信号验证了I/Q双通道输出信号的正交性。用DSP实现数字下变频功能,调试方便,开发周期短。介绍了ISAR成像算法的基本原理,给出了运动补偿的常用方法,包括距离对准与相位补偿方法,分析了各个方法的特点及其对成像效果的影响。建立了舰船的散射点模型与回波模型。仿真数据展示成像效果,并以同样数据在ADSP-TS201S芯片上运行,验证了DSP上软件程序的正确性。最后给出了几组实测数据的成像效果。至此,完成了工程中成像通道的全部功能。
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