文献类型：期刊文章

作　　者：陈亮[1,2] 李涌睿[1,2] 丁杰[3] 徐明[1,2] 张至涵[1,2] 张傲[1,2] 谢宜壮[1,2]

CHEN Liang;LI Yongrui;DING Jie;XU Ming;ZHANG Zhihan;ZHANG Ao;XIE Yizhuang(Radar Technology Research Institute,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China;Beijing Key Laboratory of Embedded Real-time Information Processing Technology,Beijing 100081,China;Beijing Racobit Electronic Information Technology Co.,Ltd.,Beijing 100097,China)

机构地区：[1]北京理工大学雷达技术研究院,北京100081 [2]嵌入式实时信息处理技术北京市重点实验室,北京100081 [3]北京理工雷科电子信息技术有限公司,北京100097

出　　处：《信号处理》

基　　金：国家重点研发计划项目(2021YFA0715204)。

年　　份：2024

卷　　号：40

期　　号：1

起止页码：138-151

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2023、CSCD、CSCD2023_2024、JST、RCCSE、ZGKJHX、核心刊

摘　　要：星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)在轨成像技术是灾害检测、军事侦察等高时效遥感应用场景的关键手段,以现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)+数字信号处理器(Digital Signal Processing/Processor,DSP)为处理核心是一种搭建星载SAR在轨成像系统的典型方案,在异构算力、能效比、灵活度等方面综合评价良好。但现有的FPGA+DSP系统在算法支持、大粒度处理、片上并行加速、复杂矩阵转置方面仍研究不足,成像性能仍然有较大提升空间。本文对支持大斜视、高分辨成像的非线性调频变标算法(Nonlinear Chirp Scaling Algorithm,NCS)算法进行分析,根据运算复杂度和类型将算法划分为主流程和辅助路程,以此为依据提出NCS算法在FPGA+DSP系统中的异构映射方案;针对多通道快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)处理后数据存储形式发生变换、难以流水处理的问题,提出基于时频抽取切换的多通道FFT协同处理方法,保证多通道FFT处理高效进行;针对不同粒度、不同并行度场景下转置需求复杂多变的问题,提出基于X-直接存储器访问(X-Direct Memory Access,XDMA)+片上分割转置的通用交叉转置方案。本文采用2片VX690T FPGA和2片FT6678 DSP为核心处理器研制了星载SAR成像板卡,实现了提出的系统设计方案。同时,本文搭建了基于模拟源+地检的验证环境,对条带/扫描/聚束/滑聚/TOPS模式的仿真点阵数据和条带/滑聚模式的实测数据进行处理。点阵数据的二维峰值旁瓣比约为-13.2 dB,二维积分旁瓣比约为-10.1 dB,成像质量良好;以条带模式为例,图像尺寸为32K×16K,基于NCS算法的平均成像时间为7.81 s,成像速度较现有方案大幅提升。

关 键 词：星载合成孔径雷达 在轨成像  快速傅里叶变换 转置

分 类 号：TN957.52]