用于SAR实时成像的处理方法及处理芯片技术

本发明专利技术公开了一种用于SAR实时成像的处理方法及处理芯片，本发明专利技术提供的处理芯片，属于专用集成电路芯片，该芯片可以与SAR进行板级或者片上集成，再配合地面计算中心，实现高质量实时成像，通过处理芯片设置的处理模块进行图像的采集和初步处理实现SAR实时成像，本发明专利技术提供的用于SAR实时成像的处理方法能够保证实时传输过程中的图像精度，保留更多有用的图像特征，提高传输数据的有效性，提高分辨率，为实时输出质量好、分辨率高的SAR图像提供数据保障。保障。保障。

【技术实现步骤摘要】
用于SAR实时成像的处理方法及处理芯片


[0001]本专利技术涉及合成孔径雷达技术，具体涉及一种用于SAR实时成像的处理方法及处理芯片。

技术介绍

[0002]合成孔径雷达(SAR)具有全天时、全天候的遥感数据获取能力，成像不受光线、气候和云雾限制，目前已经成为高分辨率对地观测的重要手段之一。具有实时成像能力的无人机载SAR系统，因为无人机平台作业灵活，可对目标实现低延时地实时成像，有效地动态监测，在应急和灾害等领域具有很高的实际应用价值。然而，由于小型无人机受其“体能”的限制，平台对载荷的重量、体积和功耗有着严格限制。因此，轻量化、微型化和低功耗成为无人机载SAR系统的发展趋势。
[0003]将天线、射频前端、信号采集存储进行一体化集成的芯片SAR，能够极大地降低合成孔径雷达系统的重量、体积、功耗和成本，在无人机载平台方面有巨大优势。近年来，基于半导体技术和异质封装技术的发展，国内外已有一些SAR相关产品上市。
[0004]除了对SAR系统的天线、射频前端和采集存储进行小型化轻量化研究，科研人员对实时成像处理方法也投入了大量研究。本专利技术的专利技术人申请过名称为“一种无人机SAR成像方法及装置”的专利，授权号为“CN09655831B”，正是一种实时成像方法。目前已有的SAR实时成像系统均是基于DSP(Digital Signal Processing，DSP)或FPGA(Field Programmable Gate Array，FPGA)等通用处理芯片等实现。虽然通用信号处理芯片具有设计灵活性，但是功耗较大，且资源有限，计算能力满足不了高质量实时成像的需求，损失了图像信噪比使实时成像输出的图像质量远低于“计算机后处理”输出的图像质量，这极大地遏制了实时成像领域的发展。其次，通用芯片搭建的处理系统无法与SAR进行芯片级别的集成，目前主流的SAR实时成像处理系统，其处理算法都是基于DSP和FPGA等通用信号处理芯片实现，体积大、功耗高、成本高，不能与芯片SAR进行片上集成，不利于机载平台载荷体积的减小；且计算资源和计算速度受限较大，实时输出的图像质量差，分辨率低。另外，FPGA和DSP芯片供应商均为国外厂商，芯片的供应没有保障，不利于芯片SAR系统的发展。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]基于此，本专利技术提出了一种用于SAR实时成像的处理方法及处理芯片，能够对SAR回波数据进行实时处理，再配合地面计算中心，实现高质量实时成像。
[0007](二)技术方案
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于SAR实时成像的处理方法和处理芯片，包括：
[0009]根据基于SAR回波信号生成的一景图像中处理的方位向点数，确定积累的距离向脉冲个数；
[0010]针对每个距离向脉冲，根据无人机SAR的飞行高度和天线俯仰向波束宽度，计算一景图像的有效幅宽；对SAR回波信号进行去斜，得到去斜信号，确定去斜信号的频率中心及范围，通过Cortex M0+模块对处理芯片进行配置，得到频谱搬移频率；
[0011]采用时域卷积对去斜信号进行处理，并基于所述频谱搬移频率将处理后的去斜信号搬移至中心，得到中心信号；
[0012]采用滤波器对中心信号进行滤波，生成第一脉冲信号；
[0013]根据距离向压缩比例对第一脉冲信号进行距离向抽取，以生成第二脉冲信号；
[0014]采用时域卷积将第二脉冲信号的生成图像搬移至最近斜距处，进行一景图像数据的累计；
[0015]将一景图像数据方位向傅立叶变换至方位频域，得到方位数据；
[0016]根据方位数据计算多普勒带宽，与SAR的发射脉冲重复频率进行比较，计算SAR的发射脉冲重复频率的过采样倍数数据；
[0017]根据过采样倍数数据进行方位截取，得到处理数据；
[0018]对处理数据进行量化，得到成像数据。
[0019]还包括：通过处理器启动SAR程序的预载程序，执行启动SAR程序进行应用程序搬移以及芯片自动初始化配置；
[0020]根据SAR程序的系统参数，计算相关处理参数，并对处理算法ASIC进行参数配置。
[0021]芯片自动初始化配置包括时钟配置、管脚复用配置、中断配置及外设配置。
[0022]距离向压缩比例根据数据压缩需求、硬件传输和处理能力确定。
[0023]方位数据包括平台速度、方位波束宽度、雷达中心下视角、雷达发射信号的波长。
[0024]距离向压缩比例大于一景图像有效带宽与采样率的比值。
[0025]根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于SAR实时成像的处理方法的处理芯片，包括：
[0026]ADC模块，对SAR回波信号进行采集，将模拟信号形式的SAR回波转化为数字信号形式，基于一景图像中处理的方位向点数，确定积累的距离向脉冲个数，将方位向点数记为Na，则积累的距离向脉冲个数为Na，将每一个距离向脉冲依序传输至循环模块；
[0027]循环模块，包括复数转换单元、第一移位复乘单元、FIR滤波单元、抽取单元和第二移位复乘单元；
[0028]其中，复数转换单元用于针对每个距离向脉冲，将整形数据转化为单精度浮点型数据；根据无人机SAR的飞行高度和天线俯仰向波束宽度，计算一景图像的有效幅宽；对SAR回波信号进行去斜，得到去斜信号，确定去斜信号的频率中心及范围，通过Cortex M0+模块对处理芯片进行配置，得到频谱搬移频率；
[0029]第一移位复乘单元用于通过时域卷积对去斜信号进行处理，并基于频谱搬移频率将处理后的去斜信号搬移至中心，得到中心信号；
[0030]FIR滤波单元用于采用滤波器对中心信号进行滤波，生成第一脉冲信号；
[0031]抽取单元用于根据距离向压缩比例对第一脉冲信号进行距离向抽取，以生成第二脉冲信号；
[0032]第二移位复乘单元用于采用时域卷积将第二脉冲信号的生成图像搬移至最近斜距处，进行一景图像数据的累计，并将一景图像数据存入DDR中，计算存入DDR的列的个数；
若存入DDR的列个数等
[0033]于Na时，进入FFT模块，否则重复循环模块；
[0034]FFT模块，用于读取DDR中存储的一景图像数据，并将一景图像数据进行FFT计算，根据方位数据计算多普勒带宽，与SAR的发射脉冲重复频率进行比较，计算SAR的发射脉冲重复频率的过采样倍数数据；以及用于对过采样倍数数据进行方位截取，得到处理数据，并将处理数据存入DDR中；
[0035]量化及TCP传输模块，用于读取DDR中存储的处理数据并对处理数据进行量化得到成像数据，将成像数据发送至TCP传输模块。
[0036]循环模块，用于循环计算ADC模块中积累的距离向脉冲，循环次数等于Na；
[0037]其中，复数转换单元，还用于采用FIFO缓存器积累距离向脉冲，将每个距离向脉冲的数据点数分别记作Nr点数据；
[0038]复数转换单元，还用于将Nr点数据转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于SAR实时成像的处理方法，包括：根据基于SAR回波信号生成的一景图像中处理的方位向点数，确定积累的距离向脉冲个数；针对每个所述距离向脉冲，根据无人机SAR的飞行高度和天线俯仰向波束宽度，计算所述一景图像的有效幅宽；对所述SAR回波信号进行去斜，得到去斜信号，确定所述去斜信号的频率中心及范围，通过Cortex M0+模块对处理芯片进行配置，得到频谱搬移频率；采用时域卷积对所述去斜信号进行处理，并基于所述频谱搬移频率将处理后的所述去斜信号搬移至中心，得到中心信号；采用滤波器对所述中心信号进行滤波，生成第一脉冲信号；根据距离向压缩比例对所述第一脉冲信号进行距离向抽取，以生成第二脉冲信号；采用所述时域卷积将所述第二脉冲信号的生成图像搬移至最近斜距处，进行一景图像数据的累计；将所述一景图像数据方位向傅立叶变换至方位频域，得到方位数据；根据所述方位数据计算多普勒带宽，与所述SAR的发射脉冲重复频率进行比较，计算所述SAR的发射脉冲重复频率的过采样倍数数据；根据所述过采样倍数数据进行方位截取，得到处理数据；对所述处理数据进行量化，得到成像数据。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过处理器启动SAR程序的预载程序，执行启动所述SAR程序进行应用程序搬移以及芯片自动初始化配置；根据SAR程序的系统参数，计算相关处理参数，并对处理算法ASIC进行参数配置。3.根据权利要求2所述的方法，所述芯片自动初始化配置包括时钟配置、管脚复用配置、中断配置及外设配置。4.根据权利要求1所述的方法，所述距离向压缩比例根据数据压缩需求、硬件传输和处理能力确定。5.根据权利要求1所述的方法，所述方位数据包括平台速度、方位波束宽度、雷达中心下视角、雷达发射信号的波长。6.根据权利要求1所述的方法，所述距离向压缩比例大于所述一景图像有效带宽与采样率的比值。7.一种用于权利要求1
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6中任一项所述的用于SAR实时成像的处理方法的处理芯片，包括：ADC模块，对SAR回波信号进行采集，将模拟信号形式的SAR回波转化为数字信号形式，基于一景图像中处理的方位向点数，确定积累的距离向脉冲个数，将所述方位向点数记为Na，则积累的所述距离向脉冲个数为Na，将每一个所述距离向脉冲依序传输至循环模块；循环模块，包括复数转换单元、第一移位复乘单元、FIR滤波单元、抽取单元和第二移位复乘单元；其中，所述复数转换单元用于针对每个所述距离向脉冲，将整形数据转化为单精度浮点型数据；根据无人机SAR的飞行高度和天线俯仰向波束宽度，计算所述一景图像的有效幅宽；对所述SAR回波信号进行去斜，得到去斜信号，确定所述去斜信号的频率中心及范围，通
过Cortex M0+模块对处理芯片进行配置，得到频谱搬移频率；所述第一移位复乘...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲佳萌，丁满来，汪丙南，丁赤飚，周良将，唐跞，王雪梅，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：