SAR/InSAR高速非平稳实时成像处理

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合成孔径雷达具有全天时全天候的的工作优势,并且在军事领域中具有举足轻重的地位,同时在国民经济建设中也发挥着越来越重要的作用。干涉合成孔径雷达是在合成孔径雷达的基础上发展起来的,通过不同视角观测同一场景,获得两幅相干性较高的合成孔径雷达图像,通过干涉技术最终获得地面的三维数字高程图,主要用于地形测绘与地表形变检测等领域。干涉处理过程复杂,运算量大,这使得实时干涉处理系统不论是对软件算法还是硬件平台都提出了较高的要求。本文所基于的信号实时干涉处理系统,通过结合FPGA在并行处理、控制上的优势与TMS320C6678多核DSP在浮点运算上的强劲性能,进而实现实时干涉处理。本文所进行研究的是平台在高速非平稳的运动状态下,对雷达回波信号进行成像与干涉处理。针对这一运动特点,在成像算法上,本文首先采用级数反演的方式得出信号的高阶二维频谱表达式,进行方位向与距离向的二维解耦合,然后通过在方位频域的高次相位滤波处理实现对方位调频率的空变补偿,最终实现信号在方位向上的聚焦。在干涉算法上,针对单航过短基线工作模式,对传统干涉处理流程进行优化,由于平台距离目标的斜距很大并且基线很短,可省略图像配准环节,减小实时处理过程中的运算量。在本文的干涉处理中需经过干涉相位生成、相位滤波、质量图生成、相位解缠、相位转高程、格网插值,共6个处理环节,最终得到数字高程图。在算法实现上,通过FPGA实现每帧场景数据的截取与参数处理,并进行部分的数据运算与最后的数据传输。在DSP处理中,充分利用TMS320C6678的多核优势,合理地对每个核进行任务分配,并通过核间通信进行多核协同工作,最大程度地实现多核DSP的并行处理。每个核在任务执行中,充分利用内联函数与DSP的运算单元较大程度地实现软件流水,提高处理性能,最终实现平台在处于下降阶段时信号的实时成像与干涉处理。
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