[发明专利]去斜率信号的极坐标格式成像算法的FPGA实现方法

摘要

本发明公开了去斜率信号的极坐标格式成像算法的FPGA实现方法，属于雷达成像与数字信号处理领域。本发明的一种利用现场可编程门阵列(FPGA)实现聚束SAR极坐标格式(PFA)算法的方式,主要用于处理去斜率信号。由于雷达算法处理时常按照距离向、方位向分步实现，设计采用时分复用的方式，在处理时间无明显增加的情况下，极大的减少FPGA的资源使用，同时把雷达参数存储到DDR3中，系统初始化时从DDR3加载到FPGA的方式，进一步节省片内BRAM资源。

主权项

1.一种去斜率信号的极坐标格式成像算法的FPGA实现方法，其特征在于：包括以下步骤：1)利用上位机与PCIe接口把雷达回波与雷达回波参数写入到KC705板卡上的DDR3内存条中；2)从DDR3中读取雷达参数，并输出到雷达参数缓存模块中；3)进行参考距离补偿处理：31)利用FPGA自带的Cordic IP核计算参考距离补偿相位；式中，载机航迹到场景中心的最短路径为Rc，Ra表示天线中心到场景中心的距离，fc为载频，k为距离向调频斜率，τ代表距离向快时间，j为虚数单位，c为光速,π为圆周率；32)从DDR3读取单个雷达回波脉冲；33)雷达回波与参考距离补偿相位做复乘以后，进行距离向处理；4)进行距离向处理，分为以下7个步骤：41)对步骤3)得到的数据乘以二次相位函数φscl(τ)；式中，δr代表距离向尺度因子；42)调用Xilinx的FFT IP核对步骤41)得到的数据做快速傅里叶变换运算；43)对步骤42)得到的数据乘以匹配滤波函数；式中，fτ代表距离向采样频率；44)调用Xilinx的FFT IP核对步骤43)得到的数据做快速逆傅里叶变换运算；45)对步骤44)得到的数据乘以二次相位函数φins(τ)；46)对步骤45)得到的数据转置写入到DDR3内存条中；47)重复(2)～(4)直到处理完所有距离向脉冲数据；5)进行方位向处理，分为以下10个步骤：51)从DDR3内存条中读取一个方位向脉冲数据；52)对方位向脉冲数据乘以滤波函数h1(t)；h1(t)＝exp(jπkat)               (5)式中，t代表方位向慢时间，ka代表方位向调频斜率；53)调用Xilinx的FFT IP核对步骤52)得到的数据做快速傅里叶变换运算；54)对步骤53)得到的数据乘以频域二次相位函数；式中，ft代表方位向采样频率，δa代表方位向尺度变换因子；55)调用Xilinx的FFT IP核对步骤54)得到的数据做快速逆傅里叶变换运算；56)对步骤55)得到的数据乘以滤波函数h2(t)；h2(t)＝exp(‑jπkaδat2)            (7)57)调用Xilinx的FFT IP核对步骤56)得到的数据做快速傅里叶变换运算；58)对步骤57)得到数据乘以频域二次相位；59)对步骤58)得到的数据转置写入到DDR3中；60)重复51)～59)直到处理完所有方位向脉冲数据；6)进行距离向IFFT处理，分为以下4个步骤：61)从DDR3内存条中读取一个距离向脉冲数据；62)调用Xilinx的FFT IP核对距离向脉冲数据做快速逆傅里叶变换运算；63)对步骤62)处理得到的数据连续写入DDR3中；64)重复61)～63)直到处理完所有距离向脉冲数据；7)利用PCIe接口从DDR3中，把处理后的数据读取到PC机中，画图并显示。