[發明專利]一種基于嵌入式架構的多通道高分辨穿墻雷達成像系統

有效

• 申請號: 201910022824.1
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109709545B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 鄭俊浩;王保平;王夏菲;馮景南
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/41
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種基于嵌入式架構的多通道高分辨穿墻雷達成像系統，針對外場環境下多目標多通道信息采集的高分辨目標成像研究，通過多通道數據采集模塊增加了預處理成像數據量并減小整體誤差，再利用ARM架構下的Cortex?M4內核進行數據處理和高分辨目標成像。本發明通過使用通用處理器STM32?F4內核作為運行載體，聯合基于ARM架構的Cortex?M4內核進行數據處理，得到基于ARM硬件架構的信號處理系統，最終實現具有多通道、高分辨、高速數據處理傳輸和存儲功能的穿墻雷達成像系統。

技術領域

本發明涉及穿墻雷達成像處理技術領域，特別是一種基于嵌入式架構的多通道高分辨穿墻雷達成像系統。

背景技術

文獻“一種基于多核DSP的穿墻雷達成像算法的并行實現[J].桂林電子科技大學學報,2018,38(05):345-350”公開了一種基于多核DSP的穿墻雷達成像算法的并行實現方法。該方法根據超寬帶雷達BP成像算法的特點，選用主從模式的任務架構對其進行任務規劃，利用核間通信機制(IPC)實現8核之間的同步通信及任務處理，并設計以太網傳輸接口實現DSP與PC端的數據快速互通。在保證成像質量的前提下，提高了成像實現的實時性。

文獻所述方法在DSP處理核與PC端之間采用以太網傳輸接口，在底層串口通信中不適合進行快速的信息傳遞和數據轉接工作；此外，該方法所使用的目標檢測源端口缺少對多目標回波探測處理的功能，只能提供單一目標通道的監測信息，因此所獲得的信息量有限，造成穿墻回波信號在終端處理系統中的成像效果較差。

發明內容

為了克服現有技術的不足，為了提高穿墻雷達成像的分辨率，本發明提供一種基于嵌入式架構的多通道高分辨穿墻雷達成像系統，主要針對外場環境下多目標多通道信息采集的高分辨目標成像研究，通過多通道數據采集模塊增加了預處理成像數據量并減小整體誤差，再利用ARM架構下的Cortex-M4內核進行數據處理和高分辨目標成像。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于嵌入式架構的多通道高分辨穿墻雷達成像系統，包括射頻前端模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、中央處理模塊、成像模塊和電源模塊；電源模塊分別為射頻前端模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、成像模塊和中央處理模塊供電；射頻前端模塊產生并接收高頻雷達信號作為處理信息源；數據采集模塊接收串口通信數據，即所述處理信息源，并對接收的串口通信數據進行數據幀校驗和內容提取，數據采集模塊將采集后的數據送至數據處理模塊，數據處理模塊對數據采集模塊傳遞的數據信息進行成像算法處理和目標信息融合；成像模塊對數據處理模塊產生的處理數據信息進行成像顯示；中央處理模塊為系統的主控單元，在數據采集模塊和中央處理模塊、數據處理模塊和中央處理模塊間進行數據通信控制。

所述的射頻前端模塊包括發射接收天線、射頻脈沖模塊和回波串口信號輸出模塊，射頻脈沖模塊產生24GHz高頻脈沖，發射接收天線將高頻脈沖向空間進行發射并接收目標物體反射的回波信號，回波串口信號輸出模塊將得到的回波數據處理成用于串口通信的數據幀信號，并發送至數據接收對象中。

所述的中央處理模塊包括STM32-F4內核、EEPROM存儲器、內部FLASH和時鐘模塊，時鐘模塊為STM32-F4內核提供工作信號，EEPROM存儲器用于存儲指令集和底層固件庫函數，內部FLASH用于存儲STM32-F4內核的IO口緩存數據，STM32-F4內核發送啟動信號，利用該啟動信號對射頻前端模塊、數據采集模塊和數據處理模塊進行邏輯控制，進而使射頻前端模塊發射24GHz高頻探測信號，數據采集模塊對串口通信數據進行采集，并將接收的回波信號轉換成TTL電平用于串口通信傳輸，使數據處理模塊對數據采集模塊的采集數據進行數據處理。