[发明专利]一种星载SAR多模式成像信号处理算法的FPGA的实现方法

说明书

本发明公开一种星载SAR多模式成像信号处理算法的FPGA的实现方法，包括如下步骤：步骤1，将星载SAR原始回波数据和参数利通过上位机和千兆以太网发送给FPGA芯片；步骤2，将回波数据进行子孔径划分，并计算子孔径PFA处理过程中所需要的参数；步骤3，根据回波数据进行多普勒中心频率估计；步骤4，对子孔径数据进行基于尺度变化的距离向处理；步骤5，进行方位向高精度Sinc插值；步骤6，进行两维FFT成像并将数据通过以太网发送回上位机；步骤7，在上位机中对子孔径图像做辐射校正处理和加权拼接,做直方图均衡后在上位机进行显示。此种方法能够实现对星载SAR多模式大测绘带宽数据的统一化成像处理，具有高精度、高效的特点。

技术领域

本发明属于雷达成像技术领域及数字信号处理技术领域，特别涉及一种星载SAR多模式成像信号处理算法的FPGA的实现方法，利用FPGA实现基于子孔径拼接的星载SAR多模式成像处理。

背景技术

星载合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率成像雷达，它可以全天候全天时工作，具有穿透土壤和植被的能力，已经广泛应用于战场侦察、打击效果评估、目标识别、资源勘探、环境保护、灾情检测等诸多国防和国民经济的重要领域。高分辨率宽测绘带是星载SAR发展的重要方向之一。一方面地震与灾害情况评估、目标检测识别、军事打击效果评估等遥感应用对SAR图像的空间分辨率指标提出了很高的要求；另一方面海洋目标监视、灾区应急勘探等遥感应用要求雷达系统具备宽幅成像的能力。大测绘场景范围和多成像模式的星载SAR实时成像系统逐渐成为当前的研究热点。

星上SAR实时成像处理系统可以在全天候、全天时的条件下对突发事件进行实时广域观测和快速的信息获取，从而在更短的时间内做出正确决策。因此研究星载SAR的实时成像处理技术具有现实意义。目前的星载SAR成像处理技术，典型的成像算法有距离多普勒(RD)算法、Chirp Scaling(CS)算法和波数域(Omega-K)算法等。而基于PFA的子孔径拼接成像算法，成像精度高，处理速度快，成像流程可对条带、滑动聚束和TOPS等多种星载SAR模式回波数据进行统一化处理，无需根据工作模式改变成像处理架构。

现场可编程门阵列(Filed Programmable Gate Array,FPGA)具有丰富的查找表和寄存器资源，采用并行处理方式，运算速度快，功耗低。SAR回波数据具有数据量大、数据率高的特点，相较于DSP，采用FPGA进行处理，能够快速完成FFT、复数乘法加法、CORDIC算法等数字信号处理基本运算。

发明内容

为实现高精度、高效的星载SAR多模式成像处理，本发明提供一种星载SAR多模式成像信号处理算法的FPGA的实现方法，实现了对星载SAR多模式大测绘带宽数据的统一化成像处理。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种星载SAR多模式成像信号处理算法的FPGA的实现方法，包括如下步骤：

步骤1，将星载SAR原始回波数据和参数利通过上位机和千兆以太网发送给FPGA芯片；

步骤2，将回波数据进行子孔径划分，并计算子孔径PFA处理过程中所需要的参数；

步骤3，根据回波数据进行多普勒中心频率估计；

步骤4，对子孔径数据进行基于尺度变化的距离向处理；

步骤5，进行方位向高精度Sinc插值；

步骤6，进行两维FFT成像并将数据通过以太网发送回上位机；

步骤7，在上位机中对子孔径图像做辐射校正处理和加权拼接,做直方图均衡后在上位机进行显示。

上述步骤2中，将回波数据进行子孔径划分时，将大带宽的星载SAR数据划分为若干有重叠部分的子孔径并完成成像处理。