[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

摘要

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。

主权项

1.一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，其特征在于：所述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；所述的数据采集模块包括串口转接口模块和外部FLASH模块，当数据采集模块接收到STM32‑F4内核发送的启动信号时，串口转接口模块将射频前端传递进来的RS‑232信号转变成数据处理模块所能识别的电平信息，再将得到的串口数据，即所述电平信息，进行帧校验并提取数据帧内的有效数据位信息，即剔除一帧数据中的前导码和尾部校验码后所剩中间数据，将得到的校验后无误的数据信息传输到预先设置的数据存储区中，该数据存储区是非易失性内存，即所述外部FLASH模块，当完成对外部FLASH模块中的数据存储操作后，串口转接口模块向STM32‑F4内核发送响应信号；所述的数据处理模块包括Cortex‑M4处理核模块、成像算法处理模块组、多目标整合处理模块和SDRAM存储模块，当数据处理模块接收到STM32‑F4内核发送的启动信号时，从预先设置的外部FLASH模块中读取多通道预处理数据，对多通道预处理数据通过成像算法处理模块组进行多通道成像信息处理，获取到多通道预处理数据对应的多组初始数据；将多组初始数据利用多目标整合处理模块进行整合，得到处理后的整体目标数据；将整体目标数据存储至SDRAM存储模块中，当完成对SDRAM存储模块中的数据存储操作后，则向STM32‑F4内核发送响应信号；所述的成像模块包括LTDC控制模块和LCD‑TFT面板，LTDC控制模块使用剩余SDRAM存储模块作为显存，直接控制LCD‑TFT面板用于成像显示；所述的电源模块包括USB电源供电口和220V整流降压供电口，5V电源与USB电源供电口相连，使5V电压通过USB供电口，从而在USB供电口输出端获得所需的稳定电压；220V整流降压供电口通过降压的方式将220V转化为稳定的直流5V电源，使5V电压通过不同耗电模块，实现稳定的电源供应。