[发明专利]一种可快速扩展实现超大规模运算的相关方阵处理系统

说明书

本发明公开了一种可快速扩展实现超大规模运算的相关方阵处理系统，包括射频信号接收模块、多通道高速采集模块、相关方阵处理模块、相关方阵控制模块和反演应用处理模块。本发明的优点在于可基于通用硬件平台的处理能力，采用一种运算均衡数据共享的相关矩阵处理架构，硬件快速复制，积木式扩展成可完成超大规模的互相关运算处理的相关方阵，从而满足高灵敏度综合孔径辐射计的超大规模数字信号相关处理成像需求。

技术领域

本发明涉及相关方阵处理架构领域，特别涉及一种可快速扩展实现超大规模运算的相关方阵处理系统。

背景技术

综合孔径微波辐射计是一种将大孔径的天线等效稀疏成若干个小孔径的天线，通过对不同天线基线的干涉测量得到的相关结果进行反演处理实现观测区域的环境要素探测的遥感探测系统。综合孔径的基本单元实二元干涉仪，即通过相关器来实现所有天线单元之间的干涉测量即复相关运算。伴随着高空间分辨率和高灵敏度的探测需求，天线的尺寸和重量也变得越来越大，采用大规模阵列稀疏的方式等效减小超大天线尺寸和重量的综合孔径微波探测技术越来越被工程采纳，而大规模的天线阵列带来的超大规模的通道间信号两两相关运算处理则成为综合孔径辐射计工程中的重难点。基于当前硬件集成电路研制基础，任何一款嵌入式平台其硬件信号处理能力为有限的，如何基于当前硬件研制条件，快速搭建信号处理系统，实现大规模通道间数据共享及超大规模的两两相关运算处理需求是综合孔径辐射计首要解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种可快速扩展实现超大规模运算的相关方阵处理系统，基于通用的硬件平台，采用积木式快速复制扩展，通过相关矩阵方阵实现综合孔径辐射计大规模天线阵列各通道信号间的二元干涉相关处理，提取可视度函数，进而实现反演应用。

为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种可快速扩展实现超大规模运算的相关方阵处理系统，包括射频信号接收模块、多通道高速采集模块、相关方阵处理模块、相关方阵控制模块和反演应用处理模块，其中：

所述射频信号接收模块由多个馈源接收处理单元组成，用以通过所述馈源接收处理单元完成空间辐射信号的接收并转换成模拟的电信号；

所述多通道高速采集模块由多个高速采集单元组成，并与所述射频信号接收模块通过射频电缆连接，用以负责将所述射频信号接收模块输出的模拟信号通过ADC转换电路转换成数字信号并通过数字下变频和低通滤波成为复数零中频信号；

所述相关方阵处理模块由n*n个相关处理单元组成，并与所述多通道高速采集模块和相关方阵控制模块连接，用于根据所述相关方阵控制模块的遥控指令，采用数据共享方式完成所有通道间的数据两两互相关和通道的自相关；

所述相关方阵控制模块与所述相关方阵处理模块和反演应用处理模块连接，用于根据系统工作时序下发遥控指令至所述相关方阵处理模块，并对所述相关方阵处理模块输出的相关矩阵矢量值接收和组帧输出至所述反演应用处理模块；

所述反演应用处理模块通过反演算法处理获得高灵敏度的反演结果。

进一步的，所述射频信号接收模块由多个馈源接收处理单元组成，每一个所述馈源接收处理单元负责接收空间微波信号并转换成模拟中频信号，每一个所述馈源接收处理单元采取集中式或分布式布局。

进一步的，所述多通道高速采集模块由多片高速ADC转换电路、FPGA集成电路和外围数字电路组成，所述高速ADC转换电路用以实现模数转换，所述FPGA集成电路用以实现对每一通道的数字信号的接收、数字下变频并重量化或压缩成系统所需的低比特复数零中频数据，并将复数零中频数据传输至所述相关方阵处理模块。