大斜视时域SAR成像算法的多核DSP并行架构实现技术

发布时间：2020-09-18 16:21

　　 机动平台的合成孔径雷达(SAR)成像技术是雷达成像领域的一个重要研究方向,为了能对目标提前观测以及为平台提供一定的转弯机动时间,需要在大斜视条件下进行雷达成像。然而在大斜视下,回波信号存在严重的距离、方位二维耦合,使得频域SAR成像统一聚焦的近似条件无法成立,严重限制了SAR成像的聚焦深度。而基于遍历点插值的后向投影(BP)时域成像算法,由于没有近似前提,理论上适用于任何斜视角、任何幅宽的SAR成像,因此对该算法的相关研究具有实际意义,但是该算法的实际应用却受限于其庞大的计算量。近来,随着快速时域算法的提出,多核芯片的产生和芯片运算能力的提升,给时域算法的并行设计实现提供了可能。针对SAR处理平台实时性要求较高的问题,本文从算法、并行架构及接口设计以及算法多核并行实现三方面入手:(1)阐述了BP算法以及快速分解后向投影(FFBP)算法的成像模型、实现原理和计算量等问题,分析了该类算法运算量庞大的原因。FFBP算法通过子孔径成像再迭代融合的方法降低运算量,是以牺牲一定的图像质量换取速率的提升。最后通过对数据的指标分析,验证FFBP算法的有效性。(2)首先基于FFBP算法步骤及其潜在并行性,提出一种1片FPGA加4片DSP组间乒乓且组内流水的并行架构。根据架构特点采用SRIO、HyperLink和Ethernet三种高速接口,阐述各个接口的具体软件开发步骤,测试各个接口的真实传输速率,最后总结接口使用过程中的注意事项等,为算法的工程实现奠定了基础。(3)根据FFBP算法拆分的模块以及每个模块估计的运行时间,分配每个芯片的处理任务,提出一种适合该算法在C6678上并行实现的设计方案。针对工程化中代码实现效率低的问题,分别从代码、编译器以及算法结构方面对程序进行深度优化。最后通过对数据的成像分析,验证该并行架构的正确性和稳定性。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN957.52
【部分图文】：

FFBP算法斜视9点仿真图

西安电子科技大学硕士学位论文22图2.14 子孔径图像图2.15 全孔径图像另外，需要注意的一点是，使用四核八线程的计算机和 R2016a 版本的 matlab 进行点目标仿真时，BP 算法需用时 5 分钟， FFBP 算法需用时 3.5 分钟。这也验证了FFBP 算法是以牺牲一定的图像质量为代价换取运算速率的提升。2.6 本章总结本章详细介绍了 BP 以及 FFBP 算法的成像原理。为了提高 BP 算法的实时性，减少运算量，延伸出了改进的 FFBP 算法，同时指出了该算法的优缺点，并分析了其运算量，还介绍了为提高数据精度使用的两种插值方法。最后通过成像仿真结果，证明了 FFBP 算法的有效性。FFBP 算法的提出

22图2.14 子孔径图像图2.15 全孔径图像另外，需要注意的一点是，使用四核八线程的计算机和 R2016a 版本的 matlab 进行点目标仿真时，BP 算法需用时 5 分钟， FFBP 算法需用时 3.5 分钟。这也验证了FFBP 算法是以牺牲一定的图像质量为代价换取运算速率的提升。2.6 本章总结本章详细介绍了 BP 以及 FFBP 算法的成像原理。为了提高 BP 算法的实时性，减少运算量，延伸出了改进的 FFBP 算法，同时指出了该算法的优缺点，并分析了其运算量，还介绍了为提高数据精度使用的两种插值方法。最后通过成像仿真结果，证明了 FFBP 算法的有效性。FFBP 算法的提出

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本文编号：2821885