基于FPGA的多模式SAR自聚焦快速处理方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110531338A(43)申请公布日2019.12.03(21)申请号201910967324.5(22)申请日2019.10.12(71)申请人南京航空航天大学地址210006江苏省南京市御道街29号(72)发明人朱岱寅王蝶刘芮杜婉婉(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569代理人刘凤玲(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)G01S13/90(2006.01)权利要求书4页说明书12页附图5页(54)发明名称基于FPGA的多模式SAR自聚焦快速处理方法及系统(57)摘要本发明公开了一种基于FPGA的多模式SAR自聚焦快速处理方法及系统，属于雷达成像与数字信号处理领域，主要解决常规一维自聚焦相位误差估计精度不高、成像分辨率低、多子孔径自聚焦算法电路结构设计复杂以及算法处理速度慢的问题，主要包括对散焦时域数据进行两维快速傅里叶逆变换，对散焦时域数据进行方位相位误差估计，采用Sinc插值算法对方位相位误差插值映射成两维相位误差，将两维相位误差与逆变结果复乘以实现两维补偿。本发明电路结构简单，算法处理速度快，能够有效补偿残留的距离徙动，使两维散焦情况得到较大的改善，并且还适用于条带、聚束、扫描等多种模式的合成孔径雷达，无需根据成像模式改变硬件成像电路结构。CN110531338ACN110531338A权利要求书1/4页1.一种基于FPGA的多模式SAR自聚焦快速处理方法，其特征在于，所述多模式SAR自聚焦快速处理方法，包括：获取SAR原始回波数据，并对所述SAR原始回波数据进行PFA成像处理以获取散焦时域数据；所述散焦时域数据以m行n列形式存储；其中，n列表示n个距离向脉冲数据，m行表示m个方位向脉冲数据；所述方位向脉冲数据为距离门数据；利用上位机和千兆以太网接口将所述散焦时域数据写入DDR3内存条中，对所述散焦时域数据依次进行方位向快速傅里叶逆变换和距离向快速傅里叶逆变换以获取频域数据，并将所述频域数据存储到所述DDR3内存条中；其中，FPGA芯片内置所述DDR3内存条和FIFOIP核；所述DDR3内存条内存储有散焦时域数据和频域数据；利用相位梯度自聚焦算法，对所述散焦时域数据进行相位误差估计，得到一维方位相位误差；采用Sinc插值算法，将所述一维方位相位误差插成两维相位误差，并将所述两维相位误差缓存在深度为方位向采样点数的FIFOIP核中；从所述DDR3内存条中读取频域数据，将所述频域数据与所述FIFOIP核中的两维相位误差做复乘运算，并将复乘结果写入所述DDR3内存条中；利用上位机和千兆以太网接口将存储在所述DDR3内存条内的复乘结果读取到PC机中，并画图显示。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的多模式SAR自聚焦快速处理方法，其特征在于，所述获取SAR原始回波数据，并对所述SAR原始回波数据进行PFA成像处理以获取散焦时域数据，具体包括：获取SAR原始回波数据；采用PFA算法对所述SAR原始回波数据进行处理以获取散焦时域数据。3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的多模式SAR自聚焦快速处理方法，其特征在于，所述利用上位机和千兆以太网接口将所述散焦时域数据写入DDR3内存条中，对所述散焦时域数据依次进行方位向快速傅里叶逆变换和距离向快速傅里叶逆变换以获取频域数据，并将所述频域数据存储到所述DDR3内存条中，具体包括：利用上位机和千兆以太网接口将所述散焦时域数据写入到V7-690T板卡上的DDR3内存条中；从所述DDR3内存条中顺序读取PFA成像处理后的方位向脉冲数据，对方位向脉冲数据进行方位向快速傅里叶逆变换，并将方位向变换后的数据转置写回所述DDR3内存条中；从所述DDR3内存条转置读取方位向变换后的数据，以距离向脉冲数据形式逐条进行距离向快速傅里叶逆变换，并将距离向变换后的数据转置写回所述DDR3内存条中；其中，所述频域数据为距离向变换后的数据。4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的多模式SAR自聚焦快速处理方法，其特征在于，所述利用相位梯度自聚焦算法，对所述散焦时域数据进行相位误差估计，得到一维方位相位误差，具体包括：确定所述散焦时域数据中每个距离门数据中的最大值；以每个距离门数据的最大值为基准降序排列距离门数据，并选择前M个距离门数据组成相位误差预处理时域数据；所述相位误差预处理时域数据以M行n列形式存储，n列表示n2CN110531338A权利要求书2/4页个方位，M行表示M个距离门数据，M<m；确定总迭代次数和数据处理所需的方位；计算所述方位对应的所述相位误差预处理时域数据中每个所述距离门数据的相位梯度并求和；对相位梯度和进行归一化处理；利用CORDICIP核对归一化处理后的相位梯度和进行积分运算