[发明专利]基于FPGA的调频连续波小型SAR成像系统

摘要

本发明公开了一种基于FPGA的调频连续波小型SAR成像系统，主要解决传统的SAR成像系统体积大、重量重和功耗高的不足。其包括雷达前端、采集预处理单元、信号处理单元和接收主机组成，采集预处理单元包括命令通信模块、A/D采集模块、FPGA控制与运算模块和数据发送接口，信号处理单元包括数据接收接口、FPGA控制模块、DSP运算模块和数据发送接口；采集预处理单元和信号处理单元的FPGA，用于接收雷达前端的回波和惯性导航参数，反馈调节命令至雷达前端，进行距离脉压，分发数据至DSP，接收DSP运算结果并传至接收主机显示。本发明能够完成机载条件下每秒一幅图的实时成像，具有体积小、重量轻、功耗小及可靠性好的优点，可应用于雷达、导弹、遥感等领域。

主权项

一种基于FPGA的调频连续波小型SAR成像系统，包括：(1)雷达前端，它与采集预处理单元双向连接，用于发射调频连续波，接收目标反射回波并传送至采集预处理单元的A/D采集模块；将GPS惯性导航信息传送至采集预处理单元的命令通信模块，并接收命令通信模块回传的指令；(2)采集预处理单元，包括：命令通信模块，它通过J30_37ZKW_J型号的37芯航空接插件与雷达前端相连，用于接收雷达前端发送的惯性导航参数，并将FPGA反馈的增益调节信号与发射机开机指令传给雷达前端；A/D采集模块，用于对前端的调频连续波模拟信号进行采样，将其转变成12位数字信号，将采样后的数据送给FPGA控制与运算模块进行处理；FPGA控制与运算模块，它分别与命令通信模块双向连接，与A/D采集模块、数据接收接口、数据回放接口单向连接，用于接收AD采集模块采集到的数字化雷达回波信号和惯性导航参数，解算惯性导航参数，并根据解算后的参数完成距离向脉冲压缩，将距离向脉冲压缩的结果数据和解算后的惯性导航参数打包传给信号处理单元；数据发送接口，用于接收FPGA控制与运算模块传送来的距离向脉冲压缩数据，并通过自定义的44针接插件传送给信号处理单元的数据接收接口；(3)信号处理单元，包括：数据接收接口，它通过自定义44针接插件接收采集预处理单元的数据；FPGA控制模块，它分别与DSP运算模块双向连接，与数据接收接口及数据发送接口单向连接，用于将接收到的采集预处理单元的距离向脉冲压缩数据乒乓分配给DSP运算模块的两块TS101芯片，并接收DSP运算模块回传的成像结果数据，进行数据的并串转换、添加帧头和添加帧尾，组成数据包，将数据包传送至数据发送接口；DSP运算模块，它通过总线流水协议与FPGA芯片实现双向连接，用于接收FPGA控制模块发送的距离向脉冲压缩数据，并对距离向脉冲压缩数据进行多普勒调频率运算、多普勒中心估计和方位向脉冲压缩处理，以获得成像结果数据，将成像结果数据回传至FPGA控制模块；数据发送接口，用于接收FPGA控制模块发送的成像结果数据，并将成像结果数 据发送至接收主机；(4)接收主机，它与信号处理单元的数据发送接口单向连接，接收成像结果数据，并通过界面显示程序对接收到的成像结果数据绘图，并在显示器上实时显示图像。