Skip to main content
SUPERVISOR
Shahabedin Rahmanian,Ehsan Yzdian
شهاب الدین رحمانیان (استاد راهنما) احسان یزدیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Khorsand
علی خورسند

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
: Synthetic aperture radar is an imaging radar which provides high resolution images from long distances during day and night and in all weather conditions. Large amount of data, high data rate and complex signal processing are inherent characteristics of this radar that in practical implementation, makes real-time image formation difficult. Thus, in hardware implementation, there is a tendency to reduce hardware complexity and simultaneously increase speed and accuracy of computations. Fixed point computations in hardware implementation is preferred to floating point computations because it reduces required hardware resources. However, the accuracy of fixed point representation is less than floating point representation and one of the challenges that engineers face in hardware implementation is to find the proper word length in a way that the least hardware complexity and acceptable image quality are achieved. In this thesis, firstly, three main synthetic aperture radar imaging algorithms, namely range Doppler algorithm, Chirp Scaling algorithm and ?K algorithm are implemented on FPGA. Then, the amount of used hardware resources and output image quality for different word lengths are extracted. Based on the results, the proper word lengths are derived. For the output image, point target with data matrix of the size 64*128 and area target of the size 1024*1024 are formed with the three algorithms and the results are evaluated with Synthetic Aperture Radar image quality assessment parameters. The implementation is performed with pipelined architecture to increase processing speed. In order to design the hardware model, system generator software made by Xilinx is used and the image formation systems are implemented on Zynq platform. Results show that the proper word length for RDA, CSA and ?K is 14, 16 and 16 bits respectively. It is concluded from the results that CSA has the best accuracy and the most resource consumption and RDA has the least accuracy and resource consumption. This is because of the use of accurate phase functions of CSA. Keywords: fixed point hardware implementation, imaging algorithms, proper word length, synthetic aperture radar, system generator
رادار روزنه مصنوعی نوعی از رادار با هدف تصویربرداری است که امکان تهیه تصاویر با حدِ تفکیک بالا از فاصله های بسیار زیاد را در تمام طول شبانه روز و تمام شرایط آب و هوایی فراهم می کند. حجم و نرخ داده ی بسیار زیاد و پیچیدگی پردازش سیگنال از جمله خصوصیات ذاتی این رادار است که پیاده سازی پردازش ها به صورت بلادرنگ برای تشکیل تصویر روی سکوی پرنده را دشوار می سازد. از این رو در پیاده سازی سخت افزاری این سامانه، همواره تلاش در جهت کاهش پیچیدگی سخت افزاری و در عین حال افزایش سرعت و دقت محاسبات می باشد. استفاده از محاسبات ممیز ثابت در پیاده سازی سخت افزاری پردازش ها، به محاسبات ممیز شناور ترجیح داده می شود؛ چراکه موجب کاهش منابع سخت افزاری مورد نیاز می شود. امّا دقت نمایش ممیز ثابت از ممیز شناور کمتر بوده و یکی از چالش هایی که در پیاده سازی عملی با آن مواجه می شویم، یافتن طول کلمه مناسب به نحوی است که بتوان به کمترین پیچیدگی سخت افزاری و کیفیت تصویر قابل قبول دست پیدا کرد. در این پایان نامه ابتدا سه الگوریتم اصلی تشکیل تصویر رادار روزنه مصنوعی که عبارت از برد داپلر، مقیاس کردن چهچهه و ?K هستند، بر روی تراشه FPGA پیاده سازی شده و سپس میزان منابع سخت افزاری مصرف شده و کیفیت تصاویر خروجی برای تعداد بیت های مختلف را به دست آورده و بر اساس آن طول کلمه مناسب را به دست می آوریم. برای تشکیل تصویر خروجی، هدف نقطه ای با ماتریس داده به ابعاد 128×64 و هدف گسترده با ابعاد 1024×1024 با استفاده ی از سه الگوریتم تشکیل شده و نتایج حاصل با استفاده از معیار های سنجش کیفیت تصاویر رادار روزنه مصنوعی ارزیابی شده اند. پیاده سازی با ساختار خط لوله ای انجام شده تا سرعت پردازش ها افزایش پیدا کند. برای طراحی مدل سخت افزاری و پیاده سازی این سه الگوریتم از نرم افزار سیستم ژنراتور شرکت Xilinx استفاده شده است و سامانه های تشکیل تصویر رادار روزنه مصنوعی بر روی تراشه Zynq پیاده سازی شده اند. در انتها با توجه به نتایج حاصل شده، طول کلمه 14 برای الگوریتم برد داپلر و طول کلمه 16 برای دو الگوریتم مقیاس کردن چهچهه و ?K به عنوان طول کلمه مناسب به دست آمده است. همچنین با توجه به نتایج مشخص می شود که الگوریتم مقیاس کردن چهچهه دارای بیشترین دقت و بیشترین میزان مصرف منابع سخت افزاری و الگوریتم برد داپلر دارای کمترین دقت و کمترین میزان مصرف منابع سخت افزاری می باشد. دلیل این مسئله استفاده از ضرایب فاز دقیق در الگوریتم مقیاس کردن چهچهه است. کلمات کلیدی: الگوریتم های تشکیل تصویر، پیاده سازی سخت افزاری ممیز ثابت، رادار روزنه مصنوعی، سیستم ژنراتور، طول کلمه مناسب.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی