SAR成像实时处理平台的设计与实现

摘要

本文结合雷达成像的研究背景，分析了成像处理系统的实际需求和新发展，提出并实现了一种新型合成孔径雷达成像平台的设计，用以满足合成孔径雷达实时成像的实时性、高分辨率和大数据量要求。
　　本设计采用了两片DSP-TMS320C6678+FPGA+VPX架构作为雷达成像处理平台，与其他功能模块的板卡通过VPX标准接口互联，共同完成雷达系统的成像功能。成像处理平台的DSP是TI公司新推出的高性能八核DSP-TMS320C6678，单核主频高达1.25GHz，支持定点和浮点高速运算，具有三个独立的DMA控制器，和丰富的内存资源、外部存储扩展接口和多通道高速串行接口。在硬件设计方面，着重介绍了电源和时钟模块的设计，在满足雷达成像平台的功耗和时钟需求前提下，减少板卡的功耗和体积。
　　接下来基于雷达成像处理平台，对板卡上的高速接口进行了详细分析。本板卡的高速接口包括DDR3、Hyperlink、PCIe、SRIO和千兆以太网。首先介绍了高速接口的基本原理和互联设计，再具体的分析了接口通信软件的配置和调试，最后对本设计的高速接口进行速度测试和分析。此外，还介绍了板卡的普通接口如SPI和GPIO，并提出和实现了其具体的设计方案。
　　雷达成像处理平台的软件设计是利用成像处理板卡进行雷达算法的实时成像。首先介绍了基本的距离多普勒雷达成像算法，并结合运动补偿和几何失真校正对
　　该成像算法修正，得到适合于外场恶劣环境的多分辨率多模式的雷达实时成像算法。然后详细分析了基于TMS320C6678的多核算法映射和任务分配，在充分利用板卡实际资源的前提下，使雷达成像在实时性和分辨率上更加优化。在整个软件设计方面，不仅对程序的整体结构进行合理的安排，也对子函数进行优化处理，子函数的优化包括底层函数的优化，存储空间的合理分配以及同步和Cache一致性维护。最后对算法的时间进行统计分析，在外场实验中得到满足各项指标的成像结果。
　　本文从原理，实际设计和调试这几方面详细分析了雷达成像平台的硬件设计，高速接口调试和算法软件设计，完成后的成像处理平台满足实时成像的各项指标。

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第一章 绪论

1.1 雷达成像的研究背景

1.2 实时SAR成像处理技术的发展

1.3 本文的主要内容

第二章 SAR成像处理平台的硬件设计

2.1 平台总体设计方案

2.2 电源模块设计

2.3 时钟模块设计

2.4 JTAG接口设计

2.5 高速PCB设计

2.6 板卡基本调试

第三章 外围接口设计及调试

3.1 DDR3接口设计与调试

3.2 Hyperlink接口设计与调试

3.3 PCIe接口设计与调试

3.4 SRIO接口设计与调试

3.5 千兆以太网接口设计与调试

3.6 GPIO接口设计

3.7 SPI接口设计

第四章 SAR成像处理平台的软件设计

4.1 SAR成像算法流程

4.2 结合运动补偿和几何失真校正的成像算法

4.3 多核映射和任务分配

4.4 程序优化及时间统计

4.5 处理成像结果

第五章 结束语

5.1 论文工作总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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