一种多工作模式的实时SAR快视系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多工作模式的实时SAR快视系统，包括原始数据记录与分发子系统、实时解压缩及成像子系统、综合显示与分析子系统，该系统采用串行Rapid IO进行通信，同时采用多个DSP并行处理的方式对雷达回波数据进行SAR条带模式、扫描成像模式、超精细模式或者滑动聚束模式的成像处理，得到SAR载荷图像数据帧，并将SAR载荷图像数据帧快速显示。该系统实现了多工作模式SAR回波数据的实时快视处理。

【技术实现步骤摘要】
一种多工作模式的实时SAR快视系统
本专利技术涉及一种多工作模式的实时SAR快视系统，属于实时数字信号处理

技术介绍
遥感卫星SAR载荷下传的数据为包含辅助数据和雷达回波数据信息的SAR载荷原始数据，按照卫星设计使用规范和SAR成像原理，卫星下传的载荷原始数据必须进行BAQ解压缩处理、成像处理后，才能获得可视的图像数据。多工作模式是SAR卫星利用不同极化特性和不同的雷达拍摄方式来实现SAR载荷最大化利用的一种方式。而传统的SAR快视系统只能适应单极化、单工作模式实时处理。不利于SAR卫星地面测试工作的开展，无法高效的得到判读数据。因此，研究一种多工作模式的实时SAR快视系统提高判读效率并且节约硬件成本是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种多工作模式的实时SAR快视系统，利用多DSP嵌入式实时处理系统实现实时解压缩及成像子系统，对卫星SAR载荷下传的多工作模式合成孔径雷达原始回波数据进行BAQ解压缩、实时成像、实时判读、数据分析等处理，实现多工作模式SAR回波数据的实时快视处理。本专利技术的技术解决方案是：一种多工作模式的实时SAR快视系统，包括原始数据记录与分发子系统、实时解压缩及成像子系统、综合显示与分析子系统，其中：原始数据记录与分发子系统，接收外部输入的SAR载荷原始数据帧，将SAR载荷原始数据帧存储至本地硬盘中，同时将其实时转发至实时解压缩及成像子系统；实时解压缩及成像子系统，解析原始数据记录与分发子系统实时转发的SAR载荷原始数据帧，得到压缩的雷达回波数据及其对应的辅助数据，将辅助数据发送给综合显示与分析系统，解析辅助数据得到压缩的雷达回波数据对应的压缩模式、压缩比和成像模式，根据压缩模式和压缩比，对压缩的雷达回波数据进行解压缩处理，得到雷达回波数据，根据成像模式，采用多个DSP并行处理的方式对雷达回波数据进行SAR成像处理，得到SAR载荷图像数据帧，将SAR载荷图像数据帧转发至综合显示与分析子系统；所述的辅助数据包括SAR载荷原始数据帧对应的帧计数，所述成像模式包括：所述成像模式包括条带模式、扫描成像模式、超精细模式和滑动聚束模式；综合显示与分析子系统，接收并存储实时解压缩及成像子系统发送的SAR载荷图像数据帧，根据辅助数据中的帧计数，将其与对应的辅助数据拼接，将拼接后的SAR载荷图像数据帧实时显示、实时判读和数据分析。所述实时解压缩及成像子系统包括M个嵌入式处理机，原始数据记录与分发子系统将SAR载荷原始数据帧分发给M个嵌入式处理机，M个嵌入式处理机并行对SAR载荷原始数据帧解析得到辅助数据和压缩的雷达回波数据，对压缩的雷达回波数据进行解压缩处理得到雷达回波数据，对雷达回波数据进行实时成像处理，并将处理之后的SAR图像数据发送至综合显示与分析子系统。每个嵌入式处理机包括解压缩模块和实时成像模块，其中：解压缩模块，根据压缩比完成对SAR载荷原始数据帧的实时解压缩，将解压缩后的雷达回波数据实时发送给实时成像模块，将解压缩后的辅助信息实时发送给综合显示与分析子系统；实时成像模块，接收解压缩模块实时输出的解压缩后的雷达回波数据，根据成像模式，完成对解压缩后的雷达回波数据的实时成像，将成像后的SAR载荷图像数据和辅助数据发送给综合显示与分析子系统的数据拼接模块。所述实时成像模块包括调度模块、N个并行处理模块和存储模块，调度模块实时接收解压缩模块发送的雷达回波数据，将其存入存储模块，每收集满预设大小的数据时，轮流发送成像启动指令至N个处理模块；处理模块收到成像启动指令之后，访问指定的存储地址空间的雷达回波数据，根据成像模式不同，将相应的成像算法分解成R个阶段，每个阶段，N个处理模块并行对所访问的雷达回波数据执行相同的处理，完成之后，更新相应的存储地址空间的雷达回波数据，并发出阶段完成标识给调度模块，调度模块收到所有N个处理模块发送的阶段完成标识之后，通知N个处理模块并行执行下一个阶段的处理任务，直到算法完成更新存储模块中的雷达回波数据为SAR图像数据。所述原始数据记录与分发子系统和实时解压缩及成像子系统之间和实时解压缩及成像子系统与综合显示与分析子系统之间均采用RapidIO总线进行通信。原始数据记录与分发子系统和实时解压缩及成像子系统通过数据实时转发模块、PCIE数据控制模块和SRIO发送模块对外发送数据，具体通信方式为：数据实时转发模块，将待发送数据帧按页存储在物理内存页中，并将数据物理内存页的首地址组成地址链表，然后将地址链表按页存储在指定的物理内存页中，地址链表每页的最后一个存储空间存储地址链表下一页的起始地址，发送数据时，将地址链表首地址存入PCIE数据控制模块,由PCIe数据控制模块从系统内存指定的物理内存页中的首地址开始读取指定长度的地址链表，按链表中的地址主动读取数据，并将SAR原始数据发送至SRIO发送模块，SRIO发送模块将SAR原始数据转为SerialRapidIO数据协议格式，发送至实时解压缩及成像子系统。所述综合显示与分析子系统包括数据拼接模块、实时判读模块、实时显示模块和数据分析模块，实时判读模块、实时显示模块和数据分析模块并行工作，其中：数据拼接模块，接收解压缩及成像子系统实时发出的辅助数据与SAR载荷图像数据，根据帧计数完成辅助数据与SAR载荷图像数据进行拼接，将拼接后的辅助数据与SAR载荷图像数据送入实时显示模块，从拼接后的辅助数据与SAR载荷图像数据中分离出辅助数据送入实时判读模块，从拼接后的辅助数据与SAR载荷图像数据中分离出SAR载荷图像数据送入数据分析模块；实时显示模块，从数据拼接模块实时接收拼接后的辅助数据与SAR载荷图像数据，在屏幕指定窗口内进行实时快视。实时判读模块，从数据拼接模块接收辅助数据，在系统内存中直接按预设的判别标准进行实时判读，所述预设判读标准包括帧计数的连续性、帧计数总量的正确性；数据分析模块，从数据拼接模块接收SAR载荷图像数据，按照峰值旁瓣比指标分析流程分析本次成像所获取的SAR载荷图像数据的峰值旁瓣比指标。所述实时解压缩及成像子系统还包括交换路由模块，所述交换路由模块连接原始数据记录与分发子系统、综合显示与分析子系统和所有M个嵌入式处理机，所述交换路由模块由3块SRIO交换芯片构成，交换芯片来两两相通。本专利技术相对于现有技术的有益效果是：(1)、本专利技术实时解压缩及成像子系统利用多个嵌入式处理机，每个处理机采用多DSP嵌入式并行实时数据处理，实现对卫星SAR载荷下传的多工作模式合成孔径雷达原始回波数据进行BAQ解压缩、全分辨率成像，提高了实时处理能力；(2)、本专利技术在原始数据记录与分发子系统和实时解压缩及成像子系统之间和实时解压缩及成像子系统与综合显示与分析子系统之间均采用串行RapidIO进行通信，提高了数据传输的实时性；(3)、本专利技术综合显示与分析子系统采用并行的方式，同时对数据进行实时判读、实时显示和数据分析，增强了高分辨多工作模式SAR回波遥感数据的处理和判读能力，实现了处理全过程的实时处理，提高了测试判读效率和判读质量。附图说明图1为本专利技术实施例的系统模型；图2为本专利技术实施例数据流结构；图3为本专利技术实施例PCIe数据控制模块与原始数据转发模块的交互流程图；图4为本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多工作模式的实时SAR快视系统，其特征在于包括原始数据记录与分发子系统、实时解压缩及成像子系统、综合显示与分析子系统，其中：原始数据记录与分发子系统，接收外部输入的SAR载荷原始数据帧，将SAR载荷原始数据帧存储至本地硬盘中，同时将其实时转发至实时解压缩及成像子系统；实时解压缩及成像子系统，解析原始数据记录与分发子系统实时转发的SAR载荷原始数据帧，得到压缩的雷达回波数据及其对应的辅助数据，将辅助数据发送给综合显示与分析系统，解析辅助数据得到压缩的雷达回波数据对应的压缩模式、压缩比和成像模式，根据压缩模式和压缩比，对压缩的雷达回波数据进行解压缩处理，得到雷达回波数据，根据成像模式，采用多个DSP并行处理的方式对雷达回波数据进行SAR成像处理，得到SAR载荷图像数据帧，将SAR载荷图像数据帧转发至综合显示与分析子系统；所述的辅助数据包括SAR载荷原始数据帧对应的帧计数，所述成像模式包括：所述成像模式包括条带模式、扫描成像模式、超精细模式和滑动聚束模式；综合显示与分析子系统，接收并存储实时解压缩及成像子系统发送的SAR载荷图像数据帧，根据辅助数据中的帧计数，将其与对应的辅助数据拼接，将拼接后的SAR载荷图像数据帧实时显示、实时判读和数据分析。...

【技术特征摘要】
1.一种多工作模式的实时SAR快视系统，其特征在于包括原始数据记录与分发子系统、实时解压缩及成像子系统、综合显示与分析子系统，其中：原始数据记录与分发子系统，接收外部输入的SAR载荷原始数据帧，将SAR载荷原始数据帧存储至本地硬盘中，同时将其实时转发至实时解压缩及成像子系统；实时解压缩及成像子系统，解析原始数据记录与分发子系统实时转发的SAR载荷原始数据帧，得到压缩的雷达回波数据及其对应的辅助数据，将辅助数据发送给综合显示与分析系统，解析辅助数据得到压缩的雷达回波数据对应的压缩模式、压缩比和成像模式，根据压缩模式和压缩比，对压缩的雷达回波数据进行解压缩处理，得到雷达回波数据，根据成像模式，采用多个DSP并行处理的方式对雷达回波数据进行SAR成像处理，得到SAR载荷图像数据帧，将SAR载荷图像数据帧转发至综合显示与分析子系统；所述的辅助数据包括SAR载荷原始数据帧对应的帧计数，所述成像模式包括：所述成像模式包括条带模式、扫描成像模式、超精细模式和滑动聚束模式；综合显示与分析子系统，接收并存储实时解压缩及成像子系统发送的SAR载荷图像数据帧，根据辅助数据中的帧计数，将其与对应的辅助数据拼接，将拼接后的SAR载荷图像数据帧实时显示、实时判读和数据分析。2.根据权利要求1所述的一种多工作模式的实时SAR快视系统，其特征在于：所述实时解压缩及成像子系统包括M个嵌入式处理机，原始数据记录与分发子系统将SAR载荷原始数据帧分发给M个嵌入式处理机，M个嵌入式处理机并行对SAR载荷原始数据帧解析得到辅助数据和压缩的雷达回波数据，对压缩的雷达回波数据进行解压缩处理得到雷达回波数据，对雷达回波数据进行实时成像处理，并将处理之后的SAR图像数据发送至综合显示与分析子系统。3.根据权利要求1所述的一种多工作模式的实时SAR快视系统，其特征在于：每个嵌入式处理机包括解压缩模块和实时成像模块，其中：解压缩模块，根据压缩比完成对SAR载荷原始数据帧的实时解压缩，将解压缩后的雷达回波数据实时发送给实时成像模块，将解压缩后的辅助信息实时发送给综合显示与分析子系统；实时成像模块，接收解压缩模块实时输出的解压缩后的雷达回波数据，根据成像模式，完成对解压缩后的雷达回波数据的实时成像，将成像后的SAR载荷图像数据和辅助数据发送给综合显示与分析子系统的数据拼接模块。4.根据权利要求1所述的一种多工作模式的实时SAR快视系统，其特征在于：所述实时成像模块包括调度模块、N个并行处理模块和存储模块，调度模块实时接收解压缩模块发送的雷达回波数据，将其存入存储模块，每收集满预设大小的数据时，轮流发送成像启动指令至N个处理模块；处理模块收到成像启动指令之后，访问指定的存储地址空间的雷达回波数据，根据成像模式不同，将相应的成像算法分解成R个阶段，每个阶段，N个处理模块并行对所访问的雷达回波数据执行相同的处理，完成之后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，安亮，齐亚琳，于忠江，刘滕冲，胡杰，墨林，侯锐，田方，齐天乐，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京,11