摘要:
合成孔径雷达在近场高分辨率成像领域具有广泛应用前景, 尤其在自动驾驶、工业无损检测及安防安检等场景中展现出独特优势. 然而, 传统高分辨率合成孔径雷达 (SAR) 成像依赖大点数二维快速傅里叶变换 (FFT) (如1024×1024), 导致计算复杂度高, 内存带宽需求大, 难以在资源受限的嵌入式平台 (如FPGA或SoC) 上实现实时处理. 针对这一挑战, 本文提出了一种低复杂度毫米波SAR成像算法, 并给出了其FPGA实现方案. 该方案首先将前端距离维与方位维FFT点数由1024降至512, 显著降低计算负载; 随后在频域对匹配滤波结果进行中心对齐零填充, 实现无乘法开销的图像上采样; 最后引入三点抛物线距向亚bin补偿技术, 补偿因降维引入的栅格失配误差. 为验证所提方法的有效性, 基于TI的 AWR1843毫米波雷达芯片, 搭建了一套完整的近场SAR数据采集系统, 涵盖雷达控制、机械扫描、数据采集与传输等模块, 并在真实金属目标上开展成像实验. 实验结果表明, 与1024×1024全分辨率基准方法相比, 本文方法在FPGA实现中可将DSP48资源消耗降低55.9%, DDR带宽需求减少50%; 同时在相同像素网格下实现高度一致的视觉效果与结构相似性, 峰值旁瓣比 (PSLR) 退化小于0.25 dB, 结构相似性 (SSIM) 达0.96. 本工作为资源受限平台上的高性能毫米波SAR成像提供了可行的工程解决方案.
中图分类号:
郝英建, 程昱锟, 王敬虔, 黄磊磊. 基于FFT降维与亚bin补偿的SAR成像算法及硬件实现[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2026, 2026(2): 187-198.
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