基于FPGA和DSP的SAR成像信號(hào)處理板設(shè)計(jì)的中期報(bào)告

基于FPGA和DSP的SAR成像信號(hào)處理板設(shè)計(jì)的中期報(bào)告一、項(xiàng)目背景及意義合成孔徑雷達(dá)（SyntheticApertureRadar，SAR）是一種利用飛行器（衛(wèi)星）逐漸積累雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行處理得到高分辨率SAR圖像的技術(shù)，具有重要的軍事和民用應(yīng)用價(jià)值，如地球資源探測(cè)、海洋觀測(cè)、農(nóng)業(yè)測(cè)繪、城市規(guī)劃和災(zāi)難損失評(píng)估。但是，信號(hào)處理需要高計(jì)算量和大帶寬，難以通過傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。而且，由于SAR系統(tǒng)在采樣程度和干擾抑制處理方面對(duì)系統(tǒng)性能和硬件要求很高，因此需要專用的SAR成像信號(hào)處理板。本項(xiàng)目通過結(jié)合FPGA和DSP技術(shù)，設(shè)計(jì)一塊用于SAR成像信號(hào)處理的板卡。該板卡將采集到的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)交由FPGA處理和控制，通過DSP實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算和圖像處理。該設(shè)計(jì)有望提高信號(hào)處理效率和計(jì)算速度，為SAR系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)，并具有較好的市場(chǎng)前景。二、設(shè)計(jì)要求1.采樣率：2-5GHz；2.頻帶：L/C/X/Ku/Ka等；3.實(shí)時(shí)計(jì)算：支持高速處理與存儲(chǔ)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)較快的成像速度和效果；4.顯存：至少1G；5.數(shù)據(jù)接口：支持多種數(shù)據(jù)接口，包括PCIe和GigabitEthernet等；6.芯片集成度：采用FPGA和DSP結(jié)合的方案，保證高度的集成度和可靠性；7.具備較好的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性，以適應(yīng)不同類型和規(guī)模的SAR系統(tǒng)；8.具備較好的抗干擾能力和可靠性。三、設(shè)計(jì)方案該設(shè)計(jì)方案采用的是基于FPGA和DSP的方案，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)雷達(dá)信號(hào)的快速采集和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理和控制，DSP負(fù)責(zé)后續(xù)的數(shù)據(jù)計(jì)算和圖像處理。設(shè)計(jì)流程如下：1.采集和處理數(shù)據(jù)前的預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)的預(yù)處理和參數(shù)的設(shè)置和校準(zhǔn)；2.數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，將采集到的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，得到成像圖像；3.圖像后處理，對(duì)成像圖像進(jìn)行后處理，提高圖像的質(zhì)量和特征。其中，完整的系統(tǒng)包括以下幾個(gè)模塊：1.FMC采樣模塊，用于將采集到的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)輸入到FPGA中；2.FPGA控制模塊，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和控制；3.DSP數(shù)據(jù)處理和計(jì)算模塊，用于對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和圖像處理；4.顯存模塊，用于存儲(chǔ)處理后的數(shù)據(jù)；5.數(shù)據(jù)接口模塊，支持PCIe和GigabitEthernet等多種數(shù)據(jù)接口；6.軟件應(yīng)用程序，用于控制和調(diào)試系統(tǒng)。四、設(shè)計(jì)進(jìn)展目前，我們已經(jīng)完成了部分硬件設(shè)計(jì)和開發(fā)工作。具體進(jìn)展如下：1.采集和處理數(shù)據(jù)前的預(yù)處理模塊已經(jīng)完成，包括數(shù)據(jù)的預(yù)處理和參數(shù)的設(shè)置和校準(zhǔn)；2.FPGA控制模塊已經(jīng)完成，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和控制，并完成了對(duì)DSP和顯存的控制和管理；3.DSP數(shù)據(jù)處理和計(jì)算模塊剛剛開始設(shè)計(jì)和開發(fā)，我們將在接下來的工作中擴(kuò)展和完善該模塊；4.顯存模塊已經(jīng)基本設(shè)計(jì)完成，我們將在接下來的工作中測(cè)試和完善該模塊；5.數(shù)據(jù)接口模塊已經(jīng)開始設(shè)計(jì)，我們將在接下來的工作中擴(kuò)展和完善該模塊；6.軟件應(yīng)用程序已經(jīng)完成了基本的功能實(shí)現(xiàn)，我們將在接下來的工作中擴(kuò)展和改進(jìn)該程序。五、預(yù)期成果通過本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和開發(fā)，我們預(yù)期可以實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：1.搭建基于FPGA和DSP的SAR成像信號(hào)處理板，并實(shí)現(xiàn)其硬件的開發(fā)和調(diào)試；2.實(shí)現(xiàn)完整的SAR成像處理流程，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、實(shí)時(shí)處理、數(shù)據(jù)計(jì)算和圖像后處理；3.支持多種數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)格式，以適應(yīng)不同類型和規(guī)模的SAR系統(tǒng)；4.實(shí)現(xiàn)較快的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算速度，并保證圖