基于FPGA+ADSP的SAR/InSAR实时信号处理研究

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合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)通过对回波信号进行二维脉冲压缩,实现了目标场景的二维高分辨成像,突破了传统实孔径天线对方位向分辨率的限制,具有全天候、远距离、大测绘带进行高分辨成像的特点。干涉合成孔径雷达(Interferometric SAR,InSAR)通过增加若干辅助天线,组成干涉SAR阵列,可以实现对地面观测场景的三维成像,获得精确的数字高程模型( Digital Elevation Model,DEM),近年来,其已成为SAR领域的一个研究热点。
  在SAR/InSAR实时处理系统中,由于数据量大、数据传输速率特别快以及算法运算复杂,因而设计一种优良的硬件实施方案是至关重要的。本文针对高速运动平台上单航过短基线InSAR实时信号处理的特点进行了深入研究,并在现有成果的基础之上,对现有SAR/InSAR的处理算法进行了分析与优化。为了满足系统实时性的要求,提出了基于 FPGA+ADSP的实时信号处理硬件实施方案。2片FPGA通过LVDS端口进行链接,共同实现以R-D算法为核心的定点SAR成像过程,3片ADSP-TS201通过高速链路口耦合的形式进行数据通信,实现浮点数据的InSAR处理过程。
  本文结合高速运动平台的特点首先简要论述了SAR/InSAR的成像处理过程,紧接着提出了基于FPGA的SAR成像过程硬件映射程序优化设计。为了解决程序设计过程中由于资源消耗过大而导致数据信号在FPGA内部传递过程中出现正负1跳变的现象,本文提出了基于片内资源优化的程序再优化设计修改方案,从而保证了数据传递的稳定性和时效性。最后针对优化后的 InSAR程序设计,提出了ADSP内利用内核存储资源乒乓缓冲的模式进行程序优化设计硬件映射方案,利用DMA进行内核与外部 SDRAM之间的数据高速互传,实现大数据量、高精度的InSAR信号处理过程。经过仿真数据的验证,所设计的实时处理系统满足了要求的性能指标,获得了高精度的DEM数据。
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