一种通用无人机载SAR实时信号处理系统设计

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1、一种通用无人机载SAR实时信号处理系统设计竺红伟，梁之勇(中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥230088)摘要：介绍一种通用型无人机载SAR实时信号处理系统设计以及实现算法流程。该系统以ADSP—TS201为核心器件，多块DSP板卡并行处理，用高速串行总线进行通信，并在飞行试验中获得实时处理图像，验证了系统设计的可靠性和算法的可行性。关键词：无人机载SAR；实时处理；串行总线中图分类号：TN975；V279文献标识码：AThedesignofuniversalreal-timesignalpr

2、ocessorfOrUAV—borneSARZhuHongwei，LiangZhiyong(No．38ResearchInstituteofCETC，Hefei230088，Anhui，China)Abstract：Theuniversalreal-timesignalprocessorandalgorithmflowforUAV-borneSARareintroduced．Thissystemusesmulti—boardsandserialbusforparallelprocessingbasedo

3、nADSP-TS201．Thereal-timeSARimagesobtainedintheflighttestshowthesystemisreliableandthealgorithmisfeasible．Keywords：UAV—borneSAR；real-timeprocessor；seriaIbusO引言由于无人机侦察遥测系统能够进行战场前沿侵入式侦察，在执行作战任务时无人员损伤、连续作战性强，且无人机具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力强等优点，各国对无人机侦察遥测系

4、统作为军队战斗力倍增器的作用与地位及潜在的军事价值取得了共识，从而为其迅速发展提供了强大的动力。合成孔径雷达(SAR)可以在能见度极差的气象条件下，获得类似于光学照相的高分辨率地面目标图像，可全天时、全天候工作。近年来，无人机载SAR在战场监视、敌情侦察和精确打击等方面表现出色，已成为世界各国重点发展的无人机侦察装备。实时信号处理系统可以在飞机飞行的过程中，利用硬件设备和成像算法对原始回波进行处理，连续实时成像，得到SAR图像，并利用图像压缩技术进行压缩、通过无线链路下传到地面情报处理系统，可以实时监测

5、、及时了解无人机飞行状况并寻找感兴趣目标(区域)进行相应处理。本文提出了一种基于ADSP一收稿日期：2013—03—15；2013—05—15修回。作者简介：竺红伟(1980一)，男，工程师，主要研究方向为合成孔径雷达信号处理与高速电路设计。TS201处理芯片的通用无人机载SAR实时信号处理系统设计。1系统组成SAR的数据率高，存储时间长，运算量大，尤其是大点数的FFT计算非常频繁，这就要求有很大的存储容量和很高的运算速度。在现代工程实际中，DSP和FPGA为信号处理主要器件，各有优缺点：FPGA对方法

6、简单和规则的运算来说有很高效率，但灵活性较差，且在浮点处理时开销呈几何级增长；而DSP技术具有灵活性强、开发周期短以及系统维护修改方便的特点。目前的ADI公司、TI公司都推出了多款高性能DSP处理器，尤其是ADI公司的TigerSHARC系列高性能浮点处理器，运算快、接口丰富、扩展能力强，很适合SAR信号处理。本设计采用了ADSP-TS201芯片，主频高达600MHz，内部采用双运算模块，4条相互独立的128位宽的内部数据总线，片内24Mbit的内部存储器，并集成IO接口，包括14通道的DMA控制器，6

7、4位宽的外部总线，有4个链路口和SDRAM接口[4]。SAR原始数据处理是按照每条距离线和方位线进行处理的，每条“线处理”具有相对独立性，这样N个DSP可以并行处理L／N条属于自己的方位线和距离线(L是处理的距离向或方位向长度)。针对SAR信号处理的这一特点，同时考虑到无人机对空间结构、重量的限制要求，系统采用6U标准的1块接口板和3块TS201信号处理板，系统如图1所示。4x4bit高速串行◆几i邗◆◆◆r—11}◆．銎坠i匿r盛一嫒_}———●r{嚣{苦1看磐RS232蔷嚣曩孛口!她鬟￡i矩T谴板蓑

8、蓑{蓉时钟123～一～一§”÷÷t一]÷+复位／BITE信号图1信号处理系统框图接口板主要负责信号处理系统对外的接口通信和对内的数据管理，信号处理板完成成像处理功能。系统设计采取一块接El板和多块信号处理板并行通信的架构，任务功能清晰，可扩展性强，可根据处理需求增减信号处理板卡数据量，具有很好的通用性。在本设计中，采用的基于ADSP—TS201芯片的DSP板有光纤和串口等接口，满足了系统接口要求，为减少板卡种类，接口板和信号处理板为同一款基