[发明专利]一种基于嵌入式架构的多通道高分辨穿墙雷达成像系统

说明书

本发明提供了一种基于嵌入式架构的多通道高分辨穿墙雷达成像系统，针对外场环境下多目标多通道信息采集的高分辨目标成像研究，通过多通道数据采集模块增加了预处理成像数据量并减小整体误差，再利用ARM架构下的Cortex‑M4内核进行数据处理和高分辨目标成像。本发明通过使用通用处理器STM32‑F4内核作为运行载体，联合基于ARM架构的Cortex‑M4内核进行数据处理，得到基于ARM硬件架构的信号处理系统，最终实现具有多通道、高分辨、高速数据处理传输和存储功能的穿墙雷达成像系统。

技术领域

本发明涉及穿墙雷达成像处理技术领域，特别是一种基于嵌入式架构的多通道高分辨穿墙雷达成像系统。

背景技术

文献“一种基于多核DSP的穿墙雷达成像算法的并行实现[J].桂林电子科技大学学报,2018,38(05):345-350”公开了一种基于多核DSP的穿墙雷达成像算法的并行实现方法。该方法根据超宽带雷达BP成像算法的特点，选用主从模式的任务架构对其进行任务规划，利用核间通信机制(IPC)实现8核之间的同步通信及任务处理，并设计以太网传输接口实现DSP与PC端的数据快速互通。在保证成像质量的前提下，提高了成像实现的实时性。

文献所述方法在DSP处理核与PC端之间采用以太网传输接口，在底层串口通信中不适合进行快速的信息传递和数据转接工作；此外，该方法所使用的目标检测源端口缺少对多目标回波探测处理的功能，只能提供单一目标通道的监测信息，因此所获得的信息量有限，造成穿墙回波信号在终端处理系统中的成像效果较差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，为了提高穿墙雷达成像的分辨率，本发明提供一种基于嵌入式架构的多通道高分辨穿墙雷达成像系统，主要针对外场环境下多目标多通道信息采集的高分辨目标成像研究，通过多通道数据采集模块增加了预处理成像数据量并减小整体误差，再利用ARM架构下的Cortex-M4内核进行数据处理和高分辨目标成像。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于嵌入式架构的多通道高分辨穿墙雷达成像系统，包括射频前端模块、数据采集模块、数据处理模块、中央处理模块、成像模块和电源模块；电源模块分别为射频前端模块、数据采集模块、数据处理模块、成像模块和中央处理模块供电；射频前端模块产生并接收高频雷达信号作为处理信息源；数据采集模块接收串口通信数据，即所述处理信息源，并对接收的串口通信数据进行数据帧校验和内容提取，数据采集模块将采集后的数据送至数据处理模块，数据处理模块对数据采集模块传递的数据信息进行成像算法处理和目标信息融合；成像模块对数据处理模块产生的处理数据信息进行成像显示；中央处理模块为系统的主控单元，在数据采集模块和中央处理模块、数据处理模块和中央处理模块间进行数据通信控制。

所述的射频前端模块包括发射接收天线、射频脉冲模块和回波串口信号输出模块，射频脉冲模块产生24GHz高频脉冲，发射接收天线将高频脉冲向空间进行发射并接收目标物体反射的回波信号，回波串口信号输出模块将得到的回波数据处理成用于串口通信的数据帧信号，并发送至数据接收对象中。

所述的中央处理模块包括STM32-F4内核、EEPROM存储器、内部FLASH和时钟模块，时钟模块为STM32-F4内核提供工作信号，EEPROM存储器用于存储指令集和底层固件库函数，内部FLASH用于存储STM32-F4内核的IO口缓存数据，STM32-F4内核发送启动信号，利用该启动信号对射频前端模块、数据采集模块和数据处理模块进行逻辑控制，进而使射频前端模块发射24GHz高频探测信号，数据采集模块对串口通信数据进行采集，并将接收的回波信号转换成TTL电平用于串口通信传输，使数据处理模块对数据采集模块的采集数据进行数据处理。