[發(fā)明專利]一種基于FPGA的雷達(dá)成像處理自動(dòng)截位系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811080968.4
• 申請(qǐng)日: 2018-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109239689B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任泓璇;薛強(qiáng);馬筱青;姜童;李彬;劉晗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

1.一種基于FPGA的雷達(dá)成像處理自動(dòng)截位系統(tǒng)，其特征在于：包括AD采集模塊、數(shù)字下變頻模塊、多普勒預(yù)補(bǔ)償模塊、傅里葉變換模塊、脈沖壓縮徙動(dòng)矯正模塊、逆傅里葉變換模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、相位補(bǔ)償模塊和頻譜分析模塊；

AD采集模塊：接收外部空間傳來(lái)的回波信號(hào)，對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，生成回波數(shù)字信號(hào)，并將回波數(shù)字信號(hào)傳輸至數(shù)字下變頻模塊；

數(shù)字下變頻模塊：接收AD采集模塊傳來(lái)的回波數(shù)字信號(hào)，對(duì)回波數(shù)字信號(hào)做數(shù)字下變頻處理，生成零中頻信號(hào)，并將零中頻信號(hào)發(fā)送至多普勒預(yù)補(bǔ)償模塊；

多普勒預(yù)補(bǔ)償模塊：接收數(shù)字下變頻模塊傳來(lái)的零中頻信號(hào)，對(duì)零中頻信號(hào)的相位做預(yù)補(bǔ)償處理，生成多普勒預(yù)補(bǔ)償信號(hào)，并將多普勒預(yù)補(bǔ)償信號(hào)發(fā)送至傅里葉變換模塊；

傅里葉變換模塊：接收多普勒預(yù)補(bǔ)償模塊傳來(lái)的多普勒預(yù)補(bǔ)償信號(hào)，對(duì)多普勒預(yù)補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換處理，生成頻域信號(hào)；并將頻域信號(hào)發(fā)送至脈沖壓縮徙動(dòng)矯正模塊；

脈沖壓縮徙動(dòng)矯正模塊：接收傅里葉變換模塊傳來(lái)的頻域信號(hào)，對(duì)頻域信號(hào)依次進(jìn)行脈沖壓縮處理和徙動(dòng)矯正處理，生成頻域脈壓信號(hào)；對(duì)頻域脈壓信號(hào)按照預(yù)先設(shè)定的第一截位點(diǎn)進(jìn)行第一次截位，生成當(dāng)前圖像截位后頻域脈壓信號(hào)，并將當(dāng)前圖像第一次截位后頻域脈壓信號(hào)發(fā)送至逆傅里葉變換模塊；依次接收傅里葉變換模塊傳來(lái)的當(dāng)前圖像的其它頻域信號(hào)，依次對(duì)頻域信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮處理和徙動(dòng)矯正處理；按照上述截位方法截位，直至對(duì)當(dāng)前圖像所有頻域脈壓信號(hào)完成第一次截位；同時(shí)對(duì)頻域脈壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得到下一幅圖像中頻域脈壓信號(hào)的第一次截位點(diǎn)；

逆傅里葉變換模塊：接收脈沖壓縮徙動(dòng)矯正模塊傳來(lái)的當(dāng)前圖像第一次截位后頻域脈壓信號(hào)，對(duì)當(dāng)前圖像的第一次截位后頻域脈壓信號(hào)進(jìn)行逆傅里葉變換處理，生成時(shí)域脈壓信號(hào)；時(shí)域脈壓信號(hào)按照預(yù)先設(shè)定的第二截位點(diǎn)進(jìn)行第二次截位，生成截位后的時(shí)域脈壓信號(hào)；并將截位后的時(shí)域脈壓信號(hào)發(fā)送至數(shù)據(jù)緩存模塊；依次接收脈沖壓縮徙動(dòng)矯正模塊傳來(lái)的當(dāng)前圖像的其它頻域脈壓信號(hào)；并將其它頻域脈壓信號(hào)進(jìn)行逆傅里葉變換處理，按照上述方法截位，直至完成當(dāng)前圖像所有頻域脈壓信號(hào)的第二次截位；同時(shí)對(duì)頻域脈壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得到下一幅圖像中頻域脈壓信號(hào)的第二次截位點(diǎn)；

數(shù)據(jù)緩存模塊：接收逆傅里葉變換模塊傳來(lái)的截位后的時(shí)域脈壓信號(hào)，對(duì)截位后的時(shí)域脈壓信號(hào)進(jìn)行緩存，當(dāng)緩存完當(dāng)前圖像的所有截位后的時(shí)域脈壓信號(hào)后，生成當(dāng)前圖像的二維圖像，二維圖像包括截位后的時(shí)域脈壓信號(hào)和方位向數(shù)據(jù)；將方位向數(shù)據(jù)發(fā)送至相位補(bǔ)償模塊；

相位補(bǔ)償模塊：接收數(shù)據(jù)緩存模塊傳來(lái)的方位向數(shù)據(jù)，對(duì)方位向數(shù)據(jù)的多普勒調(diào)制相位進(jìn)行逐脈沖的相位補(bǔ)償，生成相位補(bǔ)償信號(hào)；對(duì)相位補(bǔ)償信號(hào)按照預(yù)先設(shè)定的第三截位點(diǎn)進(jìn)行第三次截位；生成當(dāng)前圖像截位后的相位補(bǔ)償信號(hào)，并將當(dāng)前圖像截位后的相位補(bǔ)償信號(hào)發(fā)送至頻譜分析模塊；依次接收數(shù)據(jù)緩存模塊傳來(lái)的當(dāng)前圖像的其它方位向數(shù)據(jù)，對(duì)其它方位向數(shù)據(jù)的多普勒調(diào)制相位進(jìn)行相位補(bǔ)償處理；按照上述截位方法截位，直至完成當(dāng)前圖像所有相位補(bǔ)償信號(hào)的第三次截位；同時(shí)，對(duì)當(dāng)前圖像的相位補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到下一幅圖像中相位補(bǔ)償信號(hào)的第三次截位點(diǎn)；

頻譜分析模塊：接收相位補(bǔ)償模塊傳來(lái)的當(dāng)前圖像截位后的相位補(bǔ)償信號(hào)，對(duì)當(dāng)前圖像截位后的相位補(bǔ)償信號(hào)做方位多普勒頻譜分析，得到聚焦的SAR圖像，并將該信號(hào)發(fā)送至外部DSP。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的雷達(dá)成像處理自動(dòng)截位系統(tǒng)，其特征在于：所述脈沖壓縮徙動(dòng)矯正模塊進(jìn)行第一次截位的方法為：

頻域脈壓信號(hào)為一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)，且二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)為M1；M1為大于等于1的正整數(shù)；則二進(jìn)制數(shù)據(jù)頻域脈壓信號(hào)的位寬范圍為(M1-1)位到0位；設(shè)定需從(M1-1)位到0位的位寬范圍內(nèi)截取連續(xù)的P1位；P1為大于等于1的正整數(shù)；對(duì)于當(dāng)前幅圖像，第一截位點(diǎn)設(shè)為A1點(diǎn)，A1為大于等于1的正整數(shù)；因此每個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)截取的位數(shù)為第A1位到第(A1-P1+1)位。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于FPGA的雷達(dá)成像處理自動(dòng)截位系統(tǒng)，其特征在于：所述脈沖壓縮徙動(dòng)矯正模塊得到下一幅圖像中頻域脈壓信號(hào)的第一次截位點(diǎn)的方法為：

對(duì)當(dāng)前圖像的頻域脈壓信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，找到當(dāng)前幅圖像的頻域脈壓信號(hào)中絕對(duì)值最大的數(shù)據(jù)；絕對(duì)值最大的數(shù)據(jù)的最高有效位即為下一幅圖像中頻域脈壓信號(hào)的第一次截位點(diǎn)。