星载SAR实时成像处理器的FPGA实现

本文提出了一种用FPGA实现星载合成孔径雷达实时成像处理器的方法,用来实现星载SAR的CS算法(或RMA算法).该实时成像处理器由7片Xilinx公司的商业FPGA实现,其中4片作为并行的处理单元;一片为CS因子的生成单元;一片为SDRAM控制单元;一片为系统的控制单元.该系统将流水处理和并行处理相结合,从而极大的减少了处理时间.同时根据算法各运算对数据的精度要求不同,将浮点运算和定点运算结合在一块,减少了硬件开销.该系统工作在100MHz时,33秒左右能完成16k16k星载样本点的成像,并对加拿大Radarsat的雷达原始信号进行成像处理,成像质量能达到要求.

基于星载平台的SAR实时成像处理实现方法

针对高分辨率星载SAR星上实时成像处理的工程化技术问题,提出了一种优化的实现方法。通过对成像算法流程的优化设计和计算公式的重新推导,实现了高效率的相位补偿因子计算。在此基础上,提出了一种分析和优化计算精度的方法,在保证效率的前提下提高了相位计算精度。在某型实时信号处理样机上,基于改进CS算法,实现了5米分辨率的星载SAR实时成像处理,对16384×16384原始数据的处理时间优于28秒,图像质量满足技术指标要求。

使用去调频宽带LFM信号的SAR实时成像处理

本文阐述了对采用去调频宽带LFM信号方法的SAR条带模式数据进行高分辨率实时成像的处理算法 .与以前的实时处理不同之处在于 :( 1)距离向目标的回波信号经过了去调频处理 ;( 2 )要对距离单元迁移实时校正 ;( 3)方位向单孔径实时连续成像 .本文详细讨论了对SAR距离向去调频数据处理的原理和方法 ,提出适合实时处理的距离迁移校正的方法 ,并分析了整个实时处理流程的时限和计算量 .实践证明本文的实时处理算法和流程是有效的 .

用FPGA实现星载SAR实时成像处理器的工程方法

根据星载SAR成像算法的原理,提出了一种用FPGA实现该成像处理器的有效方法。该处理器的体系结构由算法直接映射而来,同时根据算法内在的时间关系将流水处理和并行处理相结合,从而极大地减少了处理时间。根据算法各运算对数据的精度要求不同,将浮点运算和定点运算结合在一块,既满足了成像的精度要求又节省了硬件开销。该系统工作在100MHz时,33s左右能完成16k*16k星载样本点的成像,并对加拿大Radarsat的雷达原始信号进行成像处理,成像质量能达到要求。

机载SAR实时成像处理器中方位预滤波比的选取

在机载 SAR实时成像处理器中 ,方位预滤波比的选取对最终获得的方位分辨率有决定性的影响。本文首先简要介绍了方位预滤波的原理和实现 ,然后推导了最佳预滤波比的选取公式 ,接着分析了预滤波比选取过程中影响分辨率的两个制约因素 。

用ADSP21062高速信号处理系统实现机载SAR实时成像处理器的方位向处理

机载SAR实时成像处理器可以在载机飞行的同时获得高分辨率的SAR图像,对于实时监测、军事侦察等应用具有重要意义。实时成像处理器就是用高速数字信号处理系统来实时地实现SAR的成像算法。该文介绍SAR实时成像处理器方位向处理部分的研制,该部分采用了自行开发的、基于ADSP21062的高速信号处理系统,8片ADSP21062被安排在4个并行处理通道中,具有960MFLOPS的峰值处理速度,优化的软件设计保证了硬件资源的利用效率。仿真测试和外场实验证明了该系统的设计是成功的。该文对方位向处理部分的实现原理、硬件结构、软件设计进行了详细介绍。

用LH9124开发通用FFT模板及其在SAR实时成像处理中的应用

新一代高分辨率、远作用距离机载合成孔径雷达（ＳＡ）成像侦察系统中，作为实时成像处理器核心运算部件的高速ＤＳＰ模板的研制是最为关键的一环，其他关键技术的方案和实现在很大程度上由它来决定。在ＳＡＲ成像中所使用的时域一频域快速相干算法以ＦＦＴ为时频变换工具，ＳＨＡＲＰ公司的ＤＳＰ专用芯片ＬＨ９１２４及其配套芯片ＬＨ９３２０可以完成相应的高速ＦＦＴ运算。本文介绍了采用ＬＨ９１２４／ＬＨ９３２０实现ＤＳＰ运算的几种方案及Ｆ９１２４通用ＦＦＴ模板的研制，主要用于完成ＳＡＲ实时成像处理器方位多视处理过程的运算，通过合理配置可适用于其它需要高速ＤＳＰ运算的场合．本文还概述了如何将ＬＨ９１２４／ＬＨ９３２０与ＴＭＳ３２０系列ＤＳＰ器件配合使用完成ＳＡＲ实时臧像方位处理的方案。

低功耗Clock-Gating技术在SAR实时成像处理中的应用

功耗问题在SAR实时成像系统中是不容忽视的。该文以实时成像系统中的输入分机为研究平台,测试了信号处理中常用芯片DSP,SBSRM,FPGA在采用Clock-gating技术前后,功耗的变化。通过大量的实验结果,验证了Clock-gating技术在SAR实时信号处理中的可行性,对降低SAR实时成像系统,尤其是星载实时成像系统的功耗有一定的指导意义。

ISAR实时成像处理实验系统的设计与实现

针对空间目标逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术这一前沿学科方向的培养需求,给出了一种空间目标ISAR实时成像处理实验系统的总体设计方案。利用GPU和磁盘阵列以及商用服务器搭建了一套空间目标ISAR成像处理系统,并在此基础上设计和实现了相应的成像处理软件。对硬件系统的接口带宽、成像处理实时性指标参数的验证表明,该硬件系统符合设计要求。最后,实验结果分析给出了整个空间目标ISAR成像处理实验的关键步骤结果以及对成像处理结果的分析方法。

超宽带合成孔径雷达实时成像处理

工作在VHF/UHF波段的超宽带合成孔径雷达具有穿透叶簇和地表探测隐蔽目标的功能,为提高战时快速打击能力,必须研究实时成像技术。本文分析了超宽带合成孔径雷达成像的特点,针对两种主要的超宽带成像算法:波束域算法和交叠子孔径算法,研究了实时处理的流程及处理结构。

机载合成孔径雷达实时成像处理系统研究

为了实现对机载合成孔径雷达 (SAR)数据的实时成像处理 ,提出了一种基于数据划分的机载合成孔径雷达实时成像处理系统的硬件平台结构 ,分析了它的优点和约束规则 .根据机载 SAR距离多普勒 (RD)成像算法 ,提出了基于数据处理粒度的 SAR成像处理实时性的分析方法 ,并对机载 SAR实时成像处理系统进行了分析 .给出了实时成像处理机的实现 。

采用可编程器件的合成孔径雷达实时成像处理器方位预处理电路的设计与实现

该文讨论了在合成孔径雷达实时成像处理器中,采用子孔径带通滤波成像处理方法的方位预处理的设计,构造了一种用大规模可编程逻辑器件实现方位预处理的电路结构。文中给出了电路应用和实现结果。可以看到,该电路设计具有较高的运算效率、集成度、灵活性与可扩展性。

基于RTLinux构建机载SAR实时成像处理器嵌入式控制系统

面向地学处理的机载SAR实时成像处理器由一组连接在工业总线上的数据处理板和一个嵌入式主控子系统构成 ,成像处理器的总体设计对主控系统的实时性、稳定性及可扩展性提出了严格的要求 比较了传统的嵌入式工业控制系统的设计方法 ,设计并实现一个基于廉价的PC与RTLinux的主控系统 ,分析了主控系统的两个重点 :DSP宿主环境和RTLinux下的混合任务集 ,并通过给出一个RTLinux与Linux调度精度和误差的对比试验及其结果 。

一种机载实时成像处理技术的改进

介绍了某机载SAR雷达实时成像处理流程,并针对实际成像处理中存在的分辨率不足的问题,给出了修改调频率曲线插值函数初始坐标的方法.同时针对实时成像处理与Matlab存在误差的现象进行了分析,在实时处理中采用双精度浮点计算解决了该问题.最终成像结果表明,该实时成像处理程序能够可靠、稳定的工作,并获得理想的图像.

机载SAR实时成像处理器方位向处理及DSP实现

介绍了基于距离-多普勒算法的成像处理器方位向处理,并针对机载合成孔径雷达(SAR)实时成像探讨了采用DSP并行计算技术实现方位压缩的原理和结果.

基于TX2的微型SAR实时成像信号处理技术

微型合成孔径雷达实时成像处理系统使用GPU实现,该系统以波数域成像算法为基础,采用两步运动补偿方法补偿无人机平台的运动误差,然后使用相位梯度自聚焦算法补偿残留相位误差。基于NVIDIA公司TX2开发板对实时成像处理系统进行了算法开发与验证,结合GPU特性对成像算法并行化处理,在18.5 s内实现了16k×8k点的数据处理。试验结果验证了实时成像处理系统的有效性。

机载SAR实时数字成像处理器的研制

本文在介绍机载合成孔径雷达实时成像处理器的工作原理和系统组成的基础上,阐述了我国自行研制的第一台机载SAR实时数字成像处理器的主要性能和初步应用结果,并给出了该成像系统产生的微波数字图像。

星载SAR在轨成像实时处理算法研究

星载合成孔径雷达(SAR)分辨率和幅宽的不断提高,其产生的原始数据率越来越大,采用在轨实时成像处理形成图像,在图像域再进行传统的图像数据处理和传输,有助于降低星-地数据传输速率,为了提高星载SAR在轨成像处理的实时性,文章分析了星上特殊条件对星载SAR处理算法实时性所提出的约束,对RD、波束域、CS等经典的星载SAR成像处理算法的运算量进行了比较,以CS算法为例,研究了相位补偿因子对CS成像处理算法的实时性影响,提出了一种补偿因子区域不变的CS成像算法,它极大地减少了成像处理算法的运算量,并通过仿真实验结果验证了该算法的有效性。

SAR实时成像光学处理器光机系统设计

为了进一步提高合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)面对海量回波数据的实时成像处理能力,基于4f光学结构对SAR实时成像光学处理器进行了光机系统设计和分析。首先,设计了适用于滤波算法的入瞳直径21 mm、视场角7°、焦距172 mm的傅里叶变换透镜,并对4f光学系统采取紧凑化设计。然后,利用集成优化方法优化了4f光机结构中的柔性镜座,并对整体结构进行了模块化设计和分析。分析结果表明:4f光学系统成像质量趋于衍射极限,傅里叶变换透镜的MTF在55 lp/mm处优于0.57,4f光机系统在常温1g重力工况下透镜面形RMS值小于λ/50,整体结构基频大于100 Hz。4f光学处理器整体尺寸为405 mm×145 mm×92 mm,质量约为2.94 kg,其体积、质量分别仅是同等SAR数据处理水平的斜平面光学处理器的30%、48%。通过数据的模拟仿真,表明系统设计满足星载或机载的实时成像使用需求。

基于DDR2和FPGA的实时成像转置存储器设计

随着雷达实时成像处理器的发展,使得系统中的运算愈加复杂且数据量大,这就要求系统在进行快速运算的同时能对大量数据进行快速传输和存储。转置存储器是合成孔径雷达实时处理器和逆合成孔径雷达实时处理器的一个重要组成部分,它的效率直接决定了整个系统的性能。文中创新性地提出了一种将FPGA作为控制逻辑,DDR2作为外部缓存的转置存储器方案,该方案针对DDR2连续对同一bank的同一行进行读写操作时效率最高这一特点,设计了一种可以在雷达成像系统中通用的转置存储器,使用该存储器对4 096×512×32 b的数据在125 M时钟下做转置,只需80 ms,完全满足系统实时性的要求。