一种基于DSP的视频SAR成像方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于DSP的视频SAR成像方法及系统，属于雷达成像技术领域，视频SAR成像方法包括：将原始回波数据分为多份原始回波子数据并分别发送至一个核心处理器；各核心处理器并行对各原始回波子数据依次进行距离向及方位向重采样，得到对应的重采样子数据；对各核心处理器得到的重采样子数据进行同步，得到重采样数据；对重采样数据进行子图分离，得到多个子图数据，并分别发送至一个核心处理器；各核心处理器并行对各子图数据依次进行方位向快速傅里叶变换及一维相位梯度自聚焦处理，得到子图成像数据；对各核心处理器得到的子图成像数据同步，得到最终成像图。提高了视频SAR成像的速率及精度。成像的速率及精度。成像的速率及精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DSP的视频SAR成像方法及系统


[0001]本专利技术涉及雷达成像
，特别是涉及一种基于DSP的视频SAR成像处理方法。

技术介绍

[0002]Vi
‑
SAR(Video Synthetic Aperture Radar，视频合成孔径雷达)的概念最早诞生于2003年，由美国桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)提出并在此后研发出了多种适用于视频SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)成像的算法，被广泛应用于跟踪、检测以及目标识别等领域。视频SAR是对经典聚束SAR成像的延伸和拓展，它将SAR成像技术与视频显示技术相结合，不仅可以通过一系列数据传输、成像算法处理和回传显示技术得到连续的SAR图像，还能从中获取相关动目标的详细信息，为后续跟踪检测动目标奠定基础。
[0003]常见的硬件加速平台有GPU(graphics processing unit，图形处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array，可编程阵列逻辑)和DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)三种。首先，利用GPU对视频SAR数据进行加速处理的过程中带来的高能耗并不是理想的。其次，基于FPGA的视频SAR成像处理器在处理视频SAR数据时，对所需成本以及开发难度提出了一定的要求。
[0004]基于上述问题，亟需一种新的视频SAR成像方法以提高成像速率及精度并降低成本和难度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于DSP的视频SAR成像方法及系统，可提高视频SAR成像的速率及精度，并降低视频SAR的成像难度及成本。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种基于DSP的视频SAR成像方法，包括：
[0008]获取原始回波数据；所述原始回波数据为合成孔径雷达在聚束模式下采集的回波数据；
[0009]将所述原始回波数据分为多份原始回波子数据，并将多份原始回波子数据分别发送至一个核心处理器；
[0010]通过各核心处理器并行对各原始回波子数据依次进行距离向重采样及方位向重采样，得到各原始回波子数据对应的重采样子数据；
[0011]对各核心处理器得到的重采样子数据进行同步，得到重采样数据；
[0012]对所述重采样数据进行子图分离，得到多个子图数据，并将多个子图数据分别发送至一个核心处理器；
[0013]通过各核心处理器并行对各子图数据进行方位向快速傅里叶变换，得到各子图对应的子图极坐标成像数据，并通过各核心处理器并行对各子图极坐标成像数据进行一维相
位梯度自聚焦处理，得到各子图极坐标成像数据对应的子图成像数据；
[0014]对各核心处理器得到的子图成像数据进行同步，得到最终成像图。
[0015]可选地，所述核心处理器的数量为8个；
[0016]将所述原始回波数据分为多份原始回波子数据，并将多份原始回波子数据分别发送至一个核心处理器，具体包括：
[0017]将所述原始回波数据等分为8份原始回波子数据，并分别将8份原始回波子数据发送至8个核心处理器；各核心处理器处理N
a
/8个脉冲，N
a
为方位向脉冲数。
[0018]可选地，所述通过各核心处理器并行对各原始回波子数据依次进行距离向重采样及方位向重采样，具体包括：
[0019]针对任一原始回波子数据，通过对应的核心处理器对所述原始回波子数据依次进行距离向尺度变换及转置处理，得到距离向转置数据；
[0020]对各核心处理器得到的距离向转置数据进行同步，得到距离向转置总数据，并将所述距离向转置总数据分为多份距离向转置子数据，将多份距离向转置子数据分别发送至一个核心处理器；
[0021]针对任一距离向转置子数据，通过对应的核心处理器对所述距离向转置子数据依次进行方位向插值、转置及距离向快速傅里叶变换处理，得到重采样子数据。
[0022]可选地，对所述原始回波子数据依次进行距离向尺度变换及转置处理，具体包括：
[0023]将所述原始回波子数据与尺度函数相乘，得到尺度函数处理数据；
[0024]对所述尺度函数处理数据进行一维快速傅里叶变换，并与离散滤波器相乘，得到滤波处理数据；
[0025]对所述滤波处理数据进行一维逆快速傅里叶变换，以将所述滤波处理数据变换到时域，并与逆向尺度函数相乘，得到距离向尺度变换数据；
[0026]对所述距离向尺度变换数据进行转置，得到距离向转置数据。
[0027]可选地，核心处理器采用Sinc插值方法对距离向转置子数据进行方位向插值处理。
[0028]可选地，对所述重采样数据进行子图分离，得到多个子图数据，具体包括：
[0029]根据图像复用大小对所述重采样数据进行子图分离，得到多个子图数据，并确定各子图数据的地址索引；其中，各子图数据的大小为N
a
_sub*N
r
；第n个子图数据的地址索引为(n
‑
1)*N
r
*N
a
_sub+1；N
a
_sub为子图脉冲数，N
r
为距离向点数；
[0030]根据各子图数据的地址索引，确定各子图数据对应的首个脉冲单元，并依次将首个脉冲单元开始N
a
_sub*N
r
大小的数据存储至数组中。
[0031]可选地，采用以下公式确定子图数据的数量：
[0032][0033]其中，num为子图数据的数量，N
a
为方位向脉冲数，N
a
_sub为子图脉冲数，overlap为图像复用长度。
[0034]可选地，所述对各子图极坐标成像数据进行一维相位梯度自聚焦处理，得到各子图极坐标成像数据对应的子图成像数据，具体包括：
[0035]针对任一子图极坐标成像数据，根据能量最大准则，确定所述子图极坐标成像数
据中每个距离门中的最强散射点；
[0036]针对第m次迭代，对各最强散射点进行循环移位，使每个距离门中的最强散射点移动到图像中心，得到中心移位数据；0<m≤M，M为迭代阈值；
[0037]对所述中心移位数据进行加窗处理，得到汉明窗处理数据；
[0038]对所述汉明窗处理数据进行逆快速傅里叶变换，得到逆快速傅里叶变换数据；
[0039]对所述逆快速傅里叶变换数据求共轭，得到共轭处理数据；
[0040]将所述逆快速傅里叶变换数据与所述共轭处理数据相乘，得到相位误差梯度；
[0041]根据所述相位误差梯度确定相位误差值；
[0042]将所述相位误差值分别与各最强散射点相乘，得到各最强散射点对应的补偿处理数据；
[0043]采用各最强散射点对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的视频SAR成像方法，其特征在于，所述基于DSP的视频SAR成像方法包括：获取原始回波数据；所述原始回波数据为合成孔径雷达在聚束模式下采集的回波数据；将所述原始回波数据分为多份原始回波子数据，并将多份原始回波子数据分别发送至一个核心处理器；通过各核心处理器并行对各原始回波子数据依次进行距离向重采样及方位向重采样，得到各原始回波子数据对应的重采样子数据；对各核心处理器得到的重采样子数据进行同步，得到重采样数据；对所述重采样数据进行子图分离，得到多个子图数据，并将多个子图数据分别发送至一个核心处理器；通过各核心处理器并行对各子图数据进行方位向快速傅里叶变换，得到各子图对应的子图极坐标成像数据，并通过各核心处理器并行对各子图极坐标成像数据进行一维相位梯度自聚焦处理，得到各子图极坐标成像数据对应的子图成像数据；对各核心处理器得到的子图成像数据进行同步，得到最终成像图。2.根据权利要求1所述的基于DSP的视频SAR成像方法，其特征在于，所述核心处理器的数量为8个；将所述原始回波数据分为多份原始回波子数据，并将多份原始回波子数据分别发送至一个核心处理器，具体包括：将所述原始回波数据等分为8份原始回波子数据，并分别将8份原始回波子数据发送至8个核心处理器；各核心处理器处理N
a
/8个脉冲，N
a
为方位向脉冲数。3.根据权利要求1所述的基于DSP的视频SAR成像方法，其特征在于，所述通过各核心处理器并行对各原始回波子数据依次进行距离向重采样及方位向重采样，具体包括：针对任一原始回波子数据，通过对应的核心处理器对所述原始回波子数据依次进行距离向尺度变换及转置处理，得到距离向转置数据；对各核心处理器得到的距离向转置数据进行同步，得到距离向转置总数据，并将所述距离向转置总数据分为多份距离向转置子数据，将多份距离向转置子数据分别发送至一个核心处理器；针对任一距离向转置子数据，通过对应的核心处理器对所述距离向转置子数据依次进行方位向插值、转置及距离向快速傅里叶变换处理，得到重采样子数据。4.根据权利要求3所述的基于DSP的视频SAR成像方法，其特征在于，对所述原始回波子数据依次进行距离向尺度变换及转置处理，具体包括：将所述原始回波子数据与尺度函数相乘，得到尺度函数处理数据；对所述尺度函数处理数据进行一维快速傅里叶变换，并与离散滤波器相乘，得到滤波处理数据；对所述滤波处理数据进行一维逆快速傅里叶变换，以将所述滤波处理数据变换到时域，并与逆向尺度函数相乘，得到距离向尺度变换数据；对所述距离向尺度变换数据进行转置，得到距离向转置数据。5.根据权利要求3所述的基于DSP的视频SAR成像方法，其特征在于，核心处理器采用
Sinc插值方法对距离向转置子数据进行方位向插值处理。6.根据权利要求1所述的基于DSP的视频SAR成像方法，其特征在于，对所述重采样数据进行子图分离，得到多个子图数据，具体包括：根据图像复用大小对所述重采样数据进行子图分离，得到多个子图数据，并确定各子图数据的地址索引；其中，各子图数据的大小为N
a
_sub*N
r
；第n个子图数据的地址索引为(n
‑
1)*N
r
*N
a
_sub+1；N
a...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱岱寅，王涛，韩胜亮，谷宝民，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：