星载SAR实时成像系统主控软件的设计与实现

摘要

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种全天候收集地表信息,并利用信号处理操作实现高分辨率成像的工具,它在自然灾害预测、军事情报侦察、地形地貌测绘、资源考察等方面发挥着重要的作用.星载SAR实时成像系统的研制是在机载SAR实时成像系统的基础上展开的,是将SAR实时成像技术向更高层次应用的延伸.该文主要涉及星载SAR实时成像系统主控软件的设计与实现.该文给出了星载SAR实时成像系统采用的一种嵌入式异构多处理器系统的结构模型,分析了该结构模型中各模块的功能及模块之间的通信机制.针对星载SAR实时成像系统这一具体应用,详细分析了其主控软件的功能需求,并提出了相应的设计方法.该文基于上述功能需求分析,详细设计了星载SAR实时成像系统主控模块的任务.通过分析各个任务的实时性要求,提出相应的优先级分配策略.最终该文采用高性能、可剪裁嵌入式实时操作系统VxWorks,通过调用其功能强大的API接口函数,利用基于优先级的抢占式调度,实现星载SAR实时成像系统的实时控制.该文提出了一种基于TMS320C6416 DSP开发的处理模块与主控模块之间进行高速数据传输的方法,该方法利用TMS320C6416 DSP芯片的Master Transfer传输机制,并结合传统的DMA传输中的Scatter/Gather思想,大大提高了DSP与主控模块之间的数据传输速度.

目录

文摘

英文文摘

声明和关于学位论文使用权的说明

第一章 引言

1.1合成孔径雷达概述

1.2研究背景

1.2.1机载SAR实时成像系统及其主控模块

1.2.2星载环境对SAR实时成像系统的新要求

1.3本文的主要贡献及创新

1.4论文的组织结构

第二章 实时系统中的实时控制

2.1实时系统概述

2.2实时控制方法

2.2.1基于Windows NT的实时控制

2.2.2基于Linux的实时控制

2.2.3基于实时操作系统的实时控制

2.2.4分析与比较

2.3实时操作系统

2.3.1实时操作系统的功能

2.3.2几种商业实时操作系统

2.4 VxWorks概述

2.4.1任务管理

2.4.2任务调度策略

2.4.3任务间通信

2.4.4时钟管理

2.5本章小节

第三章星载SAR实时成像系统主控软件的设计

3.1星载SAR实时成像系统的结构模型

3.2星载SAR实时成像系统主控模块

3.3主控软件的功能设计

3.3.1初始化与自检

3.3.2程序和参数上载

3.3.3系统检测

3.3.4异常处理

3.3 5远程控制计算机命令处理

3.3.6系统关闭、休眠和继续运行

3.3.7系统更新

3.3.8状态报告

3.3.9雷达参数传递

3.4本章小节

第四章主控软件基于VxWorks的实现

4.1主控软件的任务设计

4.1.1系统初始化(SystemInit)

4.1.2系统自检(SystemDetect)

4.1.3程序和参数上载(Upload)

4.1.4启动成像(Startup)

4.1.5参数传递(DataForward)

4.1.6系统监控(Monitor)

4.1.7异常处理(ExceptionHandle)

4.1.8 Shell控制台(Shell)

4.1.9重新启动(Reboot)

4.1.10暂停成像(Pause)

4.1.11继续成像(Resume)

4.1.12显示系统当前状态(ShowStatus)

4.1.13切换管理模式(Administer)

4.1.14系统更新(Update)

4.1.15系统关闭(Stop)

4.2主控软件中的任务在VxWorks中的调度

4.3主控软件的实现细节

4.3.1系统参数配置

4.3.2 Shell控制台的实现

4.3.3包的结构

4.4实验环境与实验结果

4.5本章小结

第五章主控模块与处理模块之间的高速数据传输方法

5.1 64板简介

5.2问题的提出

5.3主控模块端的操作

5.4 DSP端的操作

5.5结果分析

5.6本章小结

第六章总结与进一步的工作

6.1总结

6.2进一步的工作

参考文献

作者简历

致谢