[發明專利]合成孔徑雷達成像系統的矩陣轉置方法及轉置裝置

有效

• 申請號: 201210553860.9
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103048644A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 易勇軍;宗竹林;鄭侃;張軍;何訸;王超
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02;G01S13/90
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 詹福五

技術領域

本發明屬于合成孔徑雷達（Synthetic?Aperture?Radar—SAR）領域，特別是一種合成孔徑雷達成像系統的矩陣轉置方法及該方法所用以FPGA（現場可編程門陣列）作為處理器的矩陣轉置處理裝置。

背景技術

SAR是上個世紀50年代發展起來的，它是雷達發展的一個重要里程碑。與光學傳感器相比，SAR具有全天候、全天時、遠距離和寬廣觀測帶以及易于從固定背景中區分運動目標的能力。同時由于其具有很高的分辨率，合成孔徑雷達受到廣泛重視。SAR成像處理過程是劃分成兩個一維的處理過程來實現的，因此在數據處理過程中需要對數據的維度進行轉置處理。隨著對SAR成像精度要求的不斷提高，SAR回波信號的數據量也在不斷增大，對數據存儲器的容量和矩陣轉置效率的要求也在不斷提高。

SDRAM（同步動態隨機存取存儲器）由于存儲容量大，速度快，功耗低，成本低等優點，是目前應用最多的、最廣泛的存儲器。目前，在基于SDRAM（同步動態隨機存取存儲器）的實時SAR成像處理系統中，實現矩陣轉置的方法主要兩頁式、三頁式轉置法，固定矩陣分割法等。兩頁式或三頁式轉置法是通過循環地對兩片或三片SDRAM來實現矩陣數據的轉置處理的。該方法實現起來比較簡單，能較好地解決頻繁換行時效率低下的問題，但占用的外部存儲器較多，不能對單片SDRAM進行操作，同時系統的功耗也較大。而申請號為201110122834.6的發明專利公開了一種《基于FPGA的SAR成像信號處理數據轉置方法》，該方法是一種基于“固定矩陣分割”法來實現矩陣轉置處理。該方法通過在FPGA內部占用一個大小為64×64的雙口RAM來實現矩陣的轉置處理。矩陣轉置處理的步驟為：首先將原始矩陣數據分割成64×64的小塊矩陣，接著將這些小塊矩陣分為對角模式矩陣塊、非對稱對角模式矩陣塊和非對稱非對角模式矩陣塊三個類型。然后將這些小塊矩陣的數據依次讀入到雙口RAM中，根據小塊矩陣的不同類型對雙口RAM的讀寫地址進行不同操作，實現對不同小塊矩陣的轉置處理，最終實現了整個矩陣的轉置處理。該方法充分利用了雙口RAM在讀寫地址頻繁換行時效率不受影響的優點，通過對不同類型的小矩陣塊的轉置處理最終實現對原始輸入矩陣數據的轉置處理。該方法達到最優轉置效率的前提是數據矩陣能夠劃分成若干個64×64固定大小的小塊矩陣，一旦原始數據矩陣的大小發生變化，就不能進行最優分割，轉置處理的效率也就會大大降低。因而該方法存在對待轉置數據矩陣大小的適應性差、在輸入矩陣大小不同時，矩陣轉置的效率差等缺陷。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術存在的缺陷，研究設計一種合成孔徑雷達成像系統的矩陣轉置方法及轉置裝置，實現對不同合成孔徑雷達（SAR）回波數據矩陣的‘最優分割’，以達到即使在輸入矩陣大小不同的情況下、有效提高矩陣轉置的效率等目的。

本發明的技術方案采用FPGA（現場可編程門陣列）作為矩陣轉置處理器，采用單片SDRAM（同步動態隨機存取存儲器）作為存取存儲器；而合成孔徑雷達成像系統的矩陣轉置方法包括：

步驟I.合成孔徑雷達回波矩陣數據的輸入：轉置處理器中的通訊單元將PC機輸入的待轉置的合成孔徑雷達回波數據矩陣的大小以及同步動態隨機存取存儲器（SDRAM）最大行地址數和最大列地址數送入參數配置單元后，轉步驟II；（通訊單元）同時將PC機輸入的合成孔徑雷達回波矩陣數據陸續送入輸入緩存單元后，轉步驟III；

步驟II.對輸入回波數據矩陣的分割及讀寫地址的生成：將待轉置矩陣分割成行數個子矩陣，即將待轉置矩陣中每一行的數據組成一個子矩陣，每個子矩陣的行數等于待轉置矩陣的列數的平方除以SDRAM的最大列地址數后的平方根、子矩陣的列數等于SDRAM的最大列地址數的平方根；然后按照以下方法分別在寫地址單元中生成寫地址、在讀地址單元中生成讀地址后，轉步驟III；其中：

寫地址生成：首先從第一個子矩陣塊的第一行的第一個地址開始依次至該行最后一個地址寫完，再從該子矩陣塊的第二行的第一個地址開始依次至該行最后一個地址寫完，直至該子矩陣塊的最后一行的最后一個地址寫完；按以上方式再依次對二個子矩陣塊、第三個子矩陣塊，直到最后的一個子矩陣塊進行寫地址處理，以完成寫地址；