[发明专利]运用FPGA实现stolt插值的方法以及FPGA系统

说明书

本发明提供一种运用FPGA实现stolt插值的方法，包括如下步骤：S1，根据系统参数计算出实现stolt插值所需要的频率坐标；S2，根据stolt映射关系，将频率坐标转化到已知频率坐标下，获得待插值的频率坐标；S3，根据频率坐标得到用于插值的数据点的位置，根据数据点的位置计算sinc函数值和提取相应的雷达数据；S4，根据sinc函数值和雷达数据进行插值，将完成插值的数据组帧输出。本发明还提供一种实现stolt插值的FPGA系统。本发明通过FPGA实现了精确stolt插值，降低了系统的复杂度。

技术领域

本发明涉及雷达成像领域，尤其涉及一种实现stolt插值的方法和实现stolt插值的FPGA系统。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)是一种工作在微波频段的主动遥感器，克服了光学成像受天气和光照条件限制的缺陷，能全天时、全天候、远距离的进行对地遥感观测，大大提高了雷达的信息获取能力。ωK算法是一种高精度的SAR成像算法，适合于宽孔径成像，只要满足速度恒定这一条件，就能够在大孔径范围内校正沿距离向的距离徙动，其关键步骤是对距离频率进行stolt插值，将距离频率坐标轴映射到新的坐标轴，以使二维频域中任一方向上的相位都是线性的，从而校正了距离方位耦合与距离时间和方位频率之间的依赖关系。

然而，精确的stolt插值非常耗时，目前通常采用两种方式来解决这个问题。一种是通过近似处理来实现该过程，近似算法通过一个沿距离向变化的方位匹配滤波器消除残余相位调制，忽略了残余距离方位耦合和残余距离徙动，这在低斜视角或窄测绘带的情况下是有效的，但对于目前机载SAR往往不太适用。另一种实现方式是通过FPGA+DSP的方式来实现，将复杂的插值部分用DSP来完成，然而这种FPGA+DSP的结构不仅增加了硬件设计的复杂度，而且在系统功耗、体积上越来越不能够满足现代雷达的要求。

发明内容

为了克服上述问题的至少一个方面，本发明实施例提供一种运用FPGA实现stolt插值的方法，包括如下步骤：S1，根据系统参数计算出实现stolt插值所需要的频率坐标；S2，根据stolt映射关系，将频率坐标转化到已知频率坐标下，获得待插值的频率坐标；S3，根据频率坐标得到用于插值的数据点的位置，根据数据点的位置计算sinc函数值和提取相应的雷达数据；S4，根据sinc函数值和雷达数据进行插值，将完成插值的数据组帧输出。

根据一些实施例，步骤S1中还包括：将频率坐标对应的雷达数据写入存储器组。

根据一些实施例，步骤S3还包括：存储器组读取频率坐标对应的雷达数据。

根据一些实施例，存储器组同时读取多个频率坐标对应的雷达数据，并根据采样点的坐标对多个频率坐标对应的雷达数据进行排序后输出。

根据一些实施例，存储器组包括第一存储器组和第二存储器组，频率坐标对应的雷达数据按顺序分别写入第一存储器组和第二存储器组。

另一方面，本实施例提供一种实现stolt插值的FPGA系统，包括如下模块：坐标构建模块，用于根据系统参数计算出实现stolt插值所需要的频率坐标；频点映射模块，用于根据stolt映射关系，将频率坐标转化到已知频率坐标下，获得待插值的频率坐标；sinc函数计算模块，用于根据频率坐标得到用于插值的数据点的位置，根据数据点的位置计算sinc函数值；数据缓存模块，用于缓存雷达数据，并根据数据点的位置提取雷达数据；插值模块，用于根据sinc函数值和雷达数据进行插值；输出模块，用于将完成插值的数据组帧输出。

根据一些实施例，FPGA系统还包括存储器组读写控制模块，用于控制存储器组的读写操作。

根据一些实施例，存储器组包括N个子存储器，N为插值操作设置的卷积点数。

根据一些实施例，存储器组读写控制模块还用于控制存储器同时读取多个频率坐标对应的雷达数据，并根据采样点的坐标对多个频率坐标对应的雷达数据进行排序后输出。