本申请提供了一种支持合成孔径雷达卫星成像与目标检测的星载实时处理器，属于航天卫星技术领域，包括：接收星载计算机发布的遥测指令，遥测指令表征需要执行的处理任务；根据遥测指令从所述星载计算机中获取SAR原始回波数据，并对SAR原始回波数据进行解析和格式化处理，得到多级标准化产品，多级标准化产品包括：零级SAR解析数据、一级SAR成像结果数据、二级目标检测结果数据和二级目标重聚焦结果数据；将多级标准化产品进行封装后，发送给所述星载计算机。进而实现对SAR原始回波数据进行星上实时处理，有效提取SAR图像中关键目标信息；同时在保持目标检测准确率的前提下，保障了关键目标信息获取的高时效性。了关键目标信息获取的高时效性。了关键目标信息获取的高时效性。
【技术实现步骤摘要】
支持合成孔径雷达卫星成像与目标检测的星载实时处理器
[0001]本申请涉及航天卫星
，特别涉及一种支持合成孔径雷达卫星成像与目标检测的星载实时处理器。
技术介绍
[0002]搭载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)的卫星通过主动成像模式，利用发射天线对目标区域发射电磁信号，再经接收天线收集回波信号(SAR原始回波数据)，最后基于多普勒频移原理对SAR原始回波数据进行成像得到高分辨率的SAR图像。
[0003]基于航天技术和实时处理器技术飞速发展，SAR卫星在轨成像技术不断突破，但由于卫星过顶的速度较快、星地传输链路受限，星载SAR回波、成像数据不能及时传回地面接收站。而随着卫星数据用户对数据产品的实时性需求愈发强烈，传统的目标区域成像、境内可视弧段下传、地面处理的流程速度已难以满足用户需求。因此，如何实现星上实时处理并直接下传关键目标信息是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0004]鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种支持合成孔径雷达卫星成像与目标检测的星载实时处理器，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
[0005]本申请实施例的第一方面，公开了种支持合成孔径雷达卫星成像与目标检测的星载实时处理器，包括：
[0006]接收星载计算机发布的遥测指令，所述遥测指令表征需要执行的处理任务；
[0007]根据所述遥测指令从所述星载计算机中获取SAR原始回波数据，并对所述SAR原始回波数据进行解析和格式化处理，得到多级标准化产品，所述多级标准化产品包括：零级SAR解析数据、一级SAR成像结果数据、二级目标检测结果数据和二级目标重聚焦结果数据；
[0008]将所述多级标准化产品进行封装后，发送给所述星载计算机。
[0009]可选地，所述对所述SAR原始回波数据进行解析和格式化处理，得到多级标准化产品，包括：
[0010]调用数据解析模块功能，按照SAR载荷的原始回波数据格式对所述SAR原始回波数据进行解析，得到二进制SAR原始回波数据，以作为零级SAR解析数据；
[0011]调用宽幅稀疏成像模块功能，对所述零级SAR解析数据进行成像处理，得到宽幅稀疏成像结果，以作为一级SAR成像结果数据；
[0012]调用目标检测模块功能，对所述一级SAR成像结果数据进行目标检测处理，得到目标检测结果的切片及经纬度坐标信息，以作为二级目标检测结果数据；
[0013]调用重聚焦模块功能，基于所述一级SAR成像结果数据和所述二级目标检测结果数据，对关键目标进行运动目标重聚焦补偿，得到尺寸结构清晰的关键目标切片图像及对应的经纬度坐标位置，以作为二级目标重聚焦结果数据。
[0014]可选地，所述星载实时处理器包括至少一个处理单元，每个处理单元包括接口板
和处理板，所述接口板上部署有K7 FPGA芯片，所述处理板上部署有GPU板卡；
[0015]所述K7 FPGA芯片通过SN65HVD230收发器和CAN接口从所述星载计算机中获取所述遥测指令，并通过CAN总线将所述遥测指令转发到所述GPU板卡，以触发所述GPU板卡执行所述遥测指令对应的处理任务；
[0016]所述K7 FPGA芯片通过TLK2711接口所述星载计算机中获取所述SAR原始回波数据，并将所述SAR原始回波数据通过PCIe接口发送到所述GPU板卡，以使所述GPU板卡对所述待处理数据进行解析和格式化处理，得到多级标准化产品。
[0017]可选地，所述接口板上还部署有A3P FPGA芯片，所述A3P FPGA芯片外部通过RS422接口与所述星载计算机连接，内部与Nor Flash闪存器和K7FPGA芯片连接；所述A3P FPGA芯片按照以下步骤控制所述K7 FPGA芯片实现程序上注：
[0018]当上注程序为K7 FPGA芯片程序时，所述A3P FPGA芯片将通过RS422接口接收的程序数据存储在所述Nor Flash闪存器中，以实现所述K7 FPGA芯片的程序上注；
[0019]当上注程序为GPU板卡程序时，所述A3P FPGA芯片将通过RS422接口接收的程序数据转发给所述K7 FPGA芯片，所述K7 FPGA芯片通过PCIe接口将所述程序数据转发给所述GPU板卡，以实现所述GPU板卡的程序上注。
[0020]可选地，所述处理板上还部署有以太网接口，所述以太网接口内部与所述GPU板卡连接，用于所述GPU板卡程序调试或与网口设备传输数据。
[0021]可选地，所述接口板上还部署有调试接口，所述调试接口内部直接或间接与所述A3P FPGA芯片和所述K7 FPGA芯片连接，用于对所述A3P FPGA芯片和所述K7 FPGA芯片调试。
[0022]可选地，所述星载实时处理器还包括供配电模块，所述供配电模块包括：一次供电模式和二次供电模式，所述一次供配电模式兼容卫星28V隔离供电要求，所述一次供电模式和二次供电模式隔离。
[0023]可选地，所述遥测指令包括开关指令，所述开关指令用于驱动继电器类的指令负载；所述星载实时处理器的遥测接口设计包括：
[0024]遥测指令输入采用隔离设计，以避免所述遥测指令造成对地短路；
[0025]利用负载电路抑制开动作和关动作过程中所引起的瞬态效应；
[0026]继电器负载反向电动势释放电路采用二极管串联的方式，所述二极管满足反向电动势的冲击。
[0027]可选地，所述星载实时处理器能够实时反映单机和各模块的工作状态，在出现故障的情况下，通过状态量定位故障点和故障原因。
[0028]本申请实施例的第二方面，公开了一种支持合成孔径雷达卫星成像与目标检测的星载实时处理系统，所述系统包括本申请实施例的第一方面所述的星载实时处理器、星载计算机和地面接收站，所述装置包括：
[0029]所述星载计算机根据所述地面接收站发射的遥测指令，控制星载SAR在目标区域内执行电磁信号的收发任务，得到SAR原始回波数据，并向所述星载实时处理器发送遥测指令；
[0030]所述星载实时处理器接收到所述星载计算机发送的遥测指令后，从所述星载计算机中获取SAR原始回波数据，并对所述SAR原始回波数据进行解析和格式化处理，得到多级
标准化产品；
[0031]将所述多级标准化产品进行封装后，发送给所述星载计算机，以使所述星载计算机将所述封装后的多级标准化产品发送到所述地面接收站。
[0032]本申请实施例包括以下优点：
[0033]在本申请实施例中，星载实时处理器接收星载计算机发布的遥测指令，并根据遥测指令从星载计算机中获取SAR原始回波数据，然后对SAR原始回波数据进行解析和格式化处理，得到多级标准化产品，其中，多级标准化产品包括：零级SAR解析数据、一级SAR成像结果数据、二级目标检测结果数据和二级目标重聚焦结果数据，最后将多级标准化产品进行封装后，发送给所述星载计算机。进而基于星载实时处理器实现对SAR原始回波数本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种支持合成孔径雷达卫星成像与目标检测的星载实时处理器，其特征在于，包括：接收星载计算机发布的遥测指令，所述遥测指令表征需要执行的处理任务；根据所述遥测指令从所述星载计算机中获取SAR原始回波数据，并对所述SAR原始回波数据进行解析和格式化处理，得到多级标准化产品，所述多级标准化产品包括：零级SAR解析数据、一级SAR成像结果数据、二级目标检测结果数据和二级目标重聚焦结果数据；将所述多级标准化产品进行封装后，发送给所述星载计算机。2.根据权利要求1所述的星载实时处理器，其特征在于，所述对所述SAR原始回波数据进行解析和格式化处理，得到多级标准化产品，包括：调用数据解析模块功能，按照SAR载荷的原始回波数据格式对所述SAR原始回波数据进行解析，得到二进制SAR原始回波数据，以作为零级SAR解析数据；调用宽幅稀疏成像模块功能，对所述零级SAR解析数据进行成像处理，得到宽幅稀疏成像结果，以作为一级SAR成像结果数据；调用目标检测模块功能，对所述一级SAR成像结果数据进行目标检测处理，得到目标检测结果的切片及经纬度坐标信息，以作为二级目标检测结果数据；调用重聚焦模块功能，基于所述一级SAR成像结果数据和所述二级目标检测结果数据，对关键目标进行运动目标重聚焦补偿，得到尺寸结构清晰的关键目标切片图像及对应的经纬度坐标位置，以作为二级目标重聚焦结果数据。3.根据权利要求1所述的星载实时处理器，其特征在于，所述星载实时处理器包括至少一个处理单元，每个处理单元包括接口板和处理板，所述接口板上部署有K7 FPGA芯片，所述处理板上部署有GPU板卡；所述K7 FPGA芯片通过SN65HVD230收发器和CAN接口从所述星载计算机中获取所述遥测指令，并通过CAN总线将所述遥测指令转发到所述GPU板卡，以触发所述GPU板卡执行所述遥测指令对应的处理任务；所述K7 FPGA芯片通过TLK2711接口所述星载计算机中获取所述SAR原始回波数据，并将所述SAR原始回波数据通过PCIe接口发送到所述GPU板卡，以使所述GPU板卡对所述待处理数据进行解析和格式化处理，得到多级标准化产品。4.根据权利要求3所述的星载实时处理器，其特征在于，所述接口板上还部署有A3P FPGA芯片，所述A3P FPGA芯片外部通过RS422接口与所述星载计算机连接，内部与Nor Flash闪存器和K7 FPGA芯片连接；所述A3P FPGA芯片按照以下步骤控制所述K7 FPGA芯片实现程序上注：当上注程序为K7 FPGA芯片程序时...
【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，王志豪，王学谦，董博远，韩江鸿，张霖平，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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