基于TS101的SAR回波信號(hào)模擬器設(shè)計(jì)

1.3 SAR回波信號(hào)模擬器的算法流程

　　實(shí)時(shí)SAR回波產(chǎn)生算法不同于事后處理算法，它必須在滿足指標(biāo)要求的情況下，充分滿足實(shí)時(shí)性的問題。算法的設(shè)計(jì)同時(shí)需要考慮到硬件的結(jié)構(gòu)，充分利用硬件平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算法。對(duì)于實(shí)時(shí)SAR回波產(chǎn)生算法還需要根據(jù)不同的平臺(tái)環(huán)境，要求合理選擇，簡(jiǎn)化和優(yōu)化算法，以便達(dá)到實(shí)時(shí)性的要求。在兼顧性能的基礎(chǔ)上，選擇了最合適的二維卷積回波產(chǎn)生算法，避免了繁雜的循環(huán)迭代。該算法流程圖如圖3所示。

　　2 SAR回波模擬器的系統(tǒng)仿真試驗(yàn)

　　2.1 應(yīng)用性能要求估算及系統(tǒng)運(yùn)算速度測(cè)試

　　選定通用可編程實(shí)時(shí)信號(hào)處理機(jī)仿真了SAR回波信號(hào)產(chǎn)生算法。在1 m×1 m分辨率下，場(chǎng)景取8 192×4 096點(diǎn)，距離向取16 384點(diǎn)，方位向取4 096點(diǎn)。從雷達(dá)參數(shù)計(jì)算可以得到，方位向需處理的數(shù)據(jù)為2×4×8 192×4 096=256 MB。由此可以得到應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存的要求為：原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)256 MB。選擇的通用可編程實(shí)時(shí)信號(hào)處理機(jī)單板內(nèi)存為2 GB，完全滿足需要。

　　在明確了系統(tǒng)滿足性能要求后，需要驗(yàn)證系統(tǒng)是否滿足實(shí)時(shí)性的運(yùn)算速度要求。SAR雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生算法主要運(yùn)算是進(jìn)行FFT運(yùn)算，同肘在評(píng)估不同板卡性能的時(shí)候，F(xiàn)FT速度的比較也是衡量系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)之一。其速度如表1所示。運(yùn)行速度均為讀取程序運(yùn)行前后TS101片內(nèi)CCNT時(shí)鐘寄存器的差值，運(yùn)行3次，取均值的結(jié)果。對(duì)300 MHzTS101芯片來說，實(shí)際運(yùn)行時(shí)間為：周期數(shù)×3.3ns。

　　為了驗(yàn)證本系統(tǒng)對(duì)SAR信號(hào)產(chǎn)生算法整體運(yùn)算時(shí)間性能的評(píng)估，測(cè)試了一次完成的時(shí)間。SAR回波產(chǎn)生算法主要內(nèi)容：先距離向卷積、存儲(chǔ)，再方位向卷積。距離向按16 384點(diǎn)處理，方位向按4 096點(diǎn)處理，測(cè)試單板處理共花費(fèi)的時(shí)間為2.146 963 s。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用由一塊處理板卡組成的通用可編程實(shí)時(shí)信號(hào)處理機(jī)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)0.524 ms產(chǎn)生一個(gè)模擬回波脈沖，達(dá)到實(shí)時(shí)處理要求(要求1 ms產(chǎn)生一個(gè)模擬回波脈沖)。

　　2.2 實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果

　　采用本套系統(tǒng)對(duì)兩幅圖片進(jìn)行了反演測(cè)試。圖4，圖5是對(duì)模擬的回波進(jìn)行SAR成像的結(jié)果。

　　3 結(jié)語

　　SAR回波信號(hào)模擬器采用的板卡是標(biāo)準(zhǔn)CPCI 6U板，可裁減性和可擴(kuò)充性好;而且單板內(nèi)存已經(jīng)擴(kuò)展到了2 GB，大的內(nèi)存意味著可以模擬更加復(fù)雜的場(chǎng)景，得到更好的模擬效果。采用基于DSP的通用處理板來實(shí)現(xiàn)模擬器，使得模擬器能夠?qū)崟r(shí)、靈活、方便地產(chǎn)生所需的各種回波信號(hào)。該模擬器在對(duì)SAR信號(hào)處理機(jī)的調(diào)試過程中取得了良好的效果。