[發明專利]無人機載SAR實時成像處理方法、裝置、電子設備

有效

• 申請號: 202110386096.X
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN112986997B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 周良將;王胤燊;丁赤飚;汪丙南;丁滿來;王雪梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G06T1/60;G06T1/00;G06F17/16;G06F17/14;G06F7/483;G06F7/487
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

本公開提供一種無人機載SAR實時成像處理方法、裝置、電子設備及計算機可讀存儲介質。該方法包括：接收雷達回波原始數據，配置第一預設流程，根據第一預設流程完成對雷達回波原始數據的第一步流處理，將第一步流處理后的數據進行矩陣轉置，并緩存矩陣轉置后的第一數據；復用第一步流處理的硬件資源，配置第二預設流程，根據第二預設流程完成對第一數據的第二步流處理，并對第二步流處理后的數據進行矩陣轉置；以此類推，完成第三步流處理和第四步流處理，輸出與雷達回波原始數據對應的圖像數據。

技術領域

本公開涉及合成孔徑雷達領域，尤指一種無人機載SAR實時成像處理方法、裝置及電子設備。

背景技術

合成孔徑雷達(SAR)由于不受天氣和氣候的影響，具有全天時全天候的對地觀測和成像能力，尤其是搭載實時成像裝置的無人機SAR系統，可實現對重要區域的靈活動態監測。然而，由于小型無人機受其承載能力和供電能力的限制，對平臺載荷的體積、功耗和重量提出了嚴苛的要求。此外，日益復雜的觀測場景和多變的任務模式對實時成像處理方案的靈活性、處理精度的普適性提出了新的需求。

目前，傳統的實時處理裝置多采用DSP、GPU、FPGA等器件進行開發設計，但該類裝置在系統的體積、功耗、靈活性和處理精度上難以實現全面優化和均衡，特別是在微型無人機SAR系統中該問題顯得更為突出，例如，基于DSP的方案中單片DSP的算力越來越難以滿足實時成像處理的需求，多片DSP處理系統的具有功耗高的缺點，不適用于微型無人機載荷。基于GPU的方案通常是在GPU載板基礎上進行設計，具有體積大、功耗高的缺點。而基于FPGA的方案采用硬件編程設計，具有靈活性差的缺點，難以靈活改變工作模式，且受FPGA資源限制，常有截位、剪裁的操作，計算精度低，成像質量差，分辨率低。為此，研究無人機載SAR實時處理方案及設計方法，有效降低實現實時處理裝置的體積、重量和功耗，提升處理的精度和靈活性，對無人機SAR實時處理的實際應用具有重要意義。

發明內容

本公開一方面提供了一種無人機載SAR實時成像處理方法，包括：接收雷達回波原始數據；配置第一預設流程，根據第一預設流程完成對雷達回波原始數據的第一步流處理，將第一步流處理后的數據進行矩陣轉置，并緩存矩陣轉置后的第一數據；其中，第一預設流程包括三級FFT、兩級復乘和一級Sinc插值；配置第二預設流程，根據第二預設流程完成對第一數據的第二步流處理，將第二步流處理后的數據進行矩陣轉置，并緩存矩陣轉置后的第二數據；其中，第二預設流程包括一級復乘和一級FFT；配置第三預設流程，根據第三預設流程完成對第二數據的第三步流處理，將第三步流處理后的數據進行矩陣轉置，并緩存矩陣轉置后的第三數據；其中，第三預設流程包括兩級復乘、兩級FFT和一級Stolt插值；配置第四預設流程，根據第四預設流程完成對第三數據的第四步流處理，輸出與雷達回波原始數據對應的圖像數據；其中，第四預設流程包括一級FFT。

可選地，配置第一預設流程包括：將第一預設流程的數據處理通路配置為：距離向FFT、復乘、距離向IFFT、復乘、距離向FFT、Sinc插值；配置各級FFT加速核的計算長度和方向、各級復乘加速核和Sinc插值加速核的計算長度、寄存器參數；獲取慣導參數，根據雷達回波原始數據和慣導參數來計算第一預設流程對應的各級復乘參數和Sinc插值權值表，并緩存第一預設流程對應的各級復乘參數和Sinc插值權值表。

可選地，根據第一預設流程完成對雷達回波原始數據的第一步流處理，包括：獲取第一預設流程對應的各級復乘參數和Sinc插值權值表，并配置到第一預設流程對應的各級復乘加速核和Sinc插值加速核；獲取雷達回波原始數據，以數據流的形式將其發送至第一預設流程的數據處理通路，以完成第一步流處理。

可選地，配置第二預設流程包括：復用第一步流處理的FFT加速核和復乘加速核，將第二預設流程的數據處理通路配置為：復乘、方位向FFT；配置FFT加速核的計算長度和方向、復乘加速核的計算長度和寄存器參數；獲取慣導參數，根據雷達回波原始數據和慣導參數來計算第二預設流程對應的復乘參數，并緩存第二預設流程對應的復乘參數。