[發明專利]一種基于FPGA的合成孔徑地址碼生成方法

有效

• 申請號: 201910214967.2
• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN109884607B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 黃繼業;陳炳偉;謝尚港;洪濤;孟哲;李蕓;楊宇翔;周明珠
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/90;G06F17/10
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 陸永強

1.一種基于FPGA的合成孔徑地址碼生成方法，其特征在于，包括以下步驟：

S10，將地址碼的生成利用FPGA并行特性分為16路，將孔徑處理兩側不足孔徑長度的圖像與中間足夠孔徑長度的圖像進行分別處理，形成三個大路，3*16個小路的高速并行處理結構；

S20，孔徑處理的合成寬度計數，三個大路中的計數器cnt_i，cnt_j，cnt_k，分別進行不同的嵌套計數：第一路中，cnt_i循環從cnt_k計數至0；cnt_j從0計數至DIS_LINE/16，為16路行數進行計數，其中cnt_j在cnt_i每完成一輪循環時改變一次；cnt_k從0計數至AL-1，其中cnt_k在cnt_j每完成一輪循環時改變一次，對圖像在完整孔徑的部分之前不足孔徑長度點數AL的孔徑累加進行計數；第二路中，cnt_i循環從AL-1計數至0；cnt_j從0計數至DIS_LINE/16，其中cnt_j在cnt_i每完成一輪循環時改變一次；cnt_k從AL計數至DIS_DOOR-AL-1，其中cnt_k在cnt_j每完成一輪循環時改變一次，對圖像落于完整孔徑大小的部分進行孔徑累加計數；第三路中，cnt_i循環從DIS_DOOR-cnt_k-1計數至0；cnt_j從0計數至DIS_LINE/16，其中cnt_j在cnt_i每完成一輪循環時改變一次；cnt_k從DIS_DOOR-AL計數至DIS_DOOR-1，其中cnt_k在cnt_j每完成一輪循環時改變一次，其中，三個大路計數器中的cnt_i每完成一輪循環，即cnt_i＝0時，將各自的refresh_flag置為高電平一個周期，給出一個刷新信號，用于孔徑處理，對圖像在完整孔徑的部分之后不足孔徑長度點數AL的孔徑累加進行計數，DIS_LINE為距離線對應行，DIS_DOOR為距離門對應列，AL為孔徑長度點數；

S30，生成地址碼d-1；

S40，生成地址碼k-i；

所述S30包括以下步驟：

S31，根據輸入路數rd_num，使用組合邏輯電路在cnt_j上加上(rd_num-1)×(DIS_LINE/16)得到16路中某一路中的待計算點與圖像邊緣的像素距離，利用定點-浮點轉換IP核，將其轉換為32位單精度浮點數，若在輸入數據時為第I個周期，那么在第I+4個周期上升沿獲得對應值R0_j_pix；使用組合邏輯實現cnt_i-AL/2-1的計算，得到結果，記為x_i，并利用定點-浮點轉換IP核將其轉換為32位單精度浮點數，在第I+4個周期上升沿獲得結果，記為fp_x_i；

S32，通過浮點乘法器進行R0_j_pix×1/fs的計算，其中1/fs為采樣頻率的倒數，即采樣周期對應的32位單精度浮點值，在第I+7個周期上升沿得到乘法結果，記為t_pix，為波束從待測圖像邊緣到達待測點所用的雙程時間；通過浮點乘法器進行fp_x_i×delta_sa的計算，delta_sa為真實孔徑長度的一半，即方位向分辨率，在第I+7個周期上升沿得到乘法結果記為x_i_rl，為待計算采樣點到航路坐標原點的真實距離；

S33，t_pix與航路到成像區域的最短垂直距離所用的雙程時間Ts利用浮點加法器進行求和，在第I+10個周期上升沿得到波束從航路到達待計算點的垂直距離對應雙程時間t_R0_j；將x_i_rl利用浮點乘法器進行平方操作，在第I+10個周期上升沿得到x_i_sqr；

S34，將t_R0_j利用浮點乘法器與c/2對應的單精度浮點值進行相乘，c為波速，在第I+13個周期上升沿得到波束從航路到達待計算點的單程垂直距離R0_j；將x_i_sqr利用移位寄存器進行移位，使之在第I+16個周期上升沿輸出，得到x_i_sqr_dly，用于對齊數據；

S35，將R0_j利用浮點乘法器進行平方操作，在第I+16個周期上升沿得到結果R0_j_sqr；

S36，將x_i_sqr_dly與R0_j_sqr利用浮點加法器進行相加，在第I+19個周期上升沿得到待計算點到坐標原點的單程斜距的平方R_sqr；

S37，將R_sqr利用浮點開方器進行開方操作，在第I+29個周期上升沿得到待計算點到坐標原點的單程斜距R；

S38，將R利用浮點乘法器與2/c對應的單精度浮點值進行相乘，在第I+32個周期上升沿得到換能器收到待計算點的回波所使用的雙程延時時間td；

S39，將td利用浮點減法器減去航路到成像區域的最短垂直距離所用的雙程時間Ts對應的單精度浮點值，在第I+35個周期上升沿得到Tr；

S310，將Tr利用浮點乘法器與采樣頻率fs對應的單精度浮點值相乘，在第I+38個周期上升沿得到待測點雙程延時delay_pix；

S311，將delay_pix利用浮點-定點轉換IP核進行浮點到定點數的轉換，并利用組合邏輯實現delay_fixed-1操作，在第I+40個周期上升沿得到待測點地址碼dly_tb_d_1，即d-1；

所述S40包括以下步驟：

S41，利用S20中cnt_i與cnt_k的值形成組合邏輯電路計算值cnt_k-cnt_i；

S42，利用移位寄存器將cnt_k-cnt_i進行移位，在第I+40個周期上升沿，取得與地址碼dly_tb_d_1同步輸出的地址碼dly_tb_k_i，即k-i。