[發明專利]一種基于FPGA的雷達成像處理自動截位系統

有效

• 申請號: 201811080968.4
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109239689B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 任泓璇;薛強;馬筱青;姜童;李彬;劉晗
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

一種基于FPGA的雷達成像處理自動截位系統，涉及空間微波遙感技術領域；包括AD采集模塊、數字下變頻模塊、多普勒預補償模塊、傅里葉變換模塊、脈沖壓縮徙動矯正模塊、逆傅里葉變換模塊、數據緩存模塊、相位補償模塊和頻譜分析模塊；對第一幅以及后續圖像的截位處理方法，細分了應用情況，僅第一幅圖像通過默認值截位，后續圖像均采用統計出的截位值，實現了自動截位控制，克服現有方法自適應性差、通用性差的缺點；本發明通用性強，利于工程實現，軟件移植性強，為雷達成像處理的工程實現打下了關鍵基礎。

技術領域

本發明涉及一種空間微波遙感技術領域，特別是一種基于FPGA的雷達成像處理自動截位系統。

背景技術

當前主流FPGA集成了大量運算單元和可實現一定功能的IP核，在復數乘法、傅里葉變換等數字信號處理步驟中具有很大優勢，并且可以并行處理多路數據，已成為雷達信號處理器的核心處理芯片。雷達成像處理需要對預處理后的數據進行脈沖壓縮、徙動矯正、相位補償、頻譜分析等處理流程，FPGA屬于定點處理器，因此在運算中需要考慮數據位寬，通過適當的截位來盡可能保留有效數據，且避免位寬擴大帶來的資源消耗。

FPGA中最常用的截位方法是固定截位，在測試過程中通過仿真數據預估每一步的有效數據位，來確定一個固定截位值控制數據位寬，但這已不能滿足當前雷達成像處理的需求，特別是在常用的傅里葉變換和逆傅里葉變換處理后，數據動態范圍大，固定截位容易造成數據溢出或者有效位數不夠，從而影響成像和目標檢測性能。為了避免這一問題，在雷達成像處理中也可以通過參數上注的方式，根據下傳數據調整上注的截位值，但這一方法具有一定的滯后性，且需要地面同步處理原始數據來找到最佳截位值，在實際應用中靈活性較差。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種基于FPGA的雷達成像處理自動截位系統，通用性強，利于工程實現，軟件移植性強，為雷達成像處理的工程實現打下了關鍵基礎。

本發明的上述目的是通過如下技術方案予以實現的：

一種基于FPGA的雷達成像處理自動截位系統，包括AD采集模塊、數字下變頻模塊、多普勒預補償模塊、傅里葉變換模塊、脈沖壓縮徙動矯正模塊、逆傅里葉變換模塊、數據緩存模塊、相位補償模塊和頻譜分析模塊；

AD采集模塊：接收外部空間傳來的回波信號，對回波信號進行模數轉換處理，生成回波數字信號，并將回波數字信號傳輸至數字下變頻模塊；

數字下變頻模塊：接收AD采集模塊傳來的回波數字信號，對回波數字信號做數字下變頻處理，生成零中頻信號，并將零中頻信號發送至多普勒預補償模塊；

多普勒預補償模塊：接收數字下變頻模塊傳來的零中頻信號，對零中頻信號的相位做預補償處理，生成多普勒預補償信號，并將多普勒預補償信號發送至傅里葉變換模塊；

傅里葉變換模塊：接收多普勒預補償模塊傳來的多普勒預補償信號，對多普勒預補償信號進行傅里葉變換處理，生成頻域信號；并將頻域信號發送至脈沖壓縮徙動矯正模塊；

傅里葉變換模塊：接收多普勒預補償模塊傳來的多普勒預補償信號，對多普勒預補償信號進行傅里葉變換處理，生成頻域信號；并將頻域信號發送至脈沖壓縮徙動矯正模塊；

脈沖壓縮徙動矯正模塊：接收傅里葉變換模塊傳來的頻域信號，對頻域信號依次進行脈沖壓縮處理和徙動矯正處理，生成頻域脈壓信號；對頻域脈壓信號按照預先設定的第一截位點進行第一次截位，生成當前圖像截位后頻域脈壓信號，并將當前圖像第一次截位后頻域脈壓信號發送至逆傅里葉變換模塊；依次接收傅里葉變換模塊傳來的當前圖像的其它頻域信號，依次對頻域信號進行脈沖壓縮處理和徙動矯正處理；按照上述截位方法截位，直至對當前圖像所有頻域脈壓信號完成第一次截位；同時對頻域脈壓信號進行數據統計，得到下一幅圖像中頻域脈壓信號的第一次截位點；