一種基于cuda的高性能isar信號(hào)處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于CUDA的高性能ISAR信號(hào)處理裝置，屬于成像雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]ISAR是SAR雷達(dá)的一種工作模式，其原理與SAR相同，但I(xiàn)SAR可以對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像，雷達(dá)本身即可以是靜止的也可以裝載在飛機(jī)或?qū)椛?，是?duì)SAR雷達(dá)的一種強(qiáng)有力的擴(kuò)充，因此ISAR信號(hào)處理也備受人們關(guān)注。傳統(tǒng)SAR雷達(dá)信號(hào)處理算法已經(jīng)有許多較為高效的算法，針對(duì)這些算法的SAR信號(hào)處理平臺(tái)也已有了廣泛的應(yīng)用。然而ISAR信號(hào)處理涉及比SAR更復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，特別是雷達(dá)與目標(biāo)都處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的時(shí)候，雷達(dá)相對(duì)于目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡更為復(fù)雜，所以ISAR成像算法對(duì)于雷達(dá)信號(hào)處理平臺(tái)也提出了更高的要求。即使目前已經(jīng)針對(duì)不同用途的SAR雷達(dá)信號(hào)開發(fā)了許多基于FPGA和DSP的高效計(jì)算平臺(tái)，但是其運(yùn)算速度還未達(dá)到高精度實(shí)時(shí)成像，圖像處理與分析等仍需要后續(xù)處理。因此高效快速的ISAR信號(hào)處理平臺(tái)成為了 SAR雷達(dá)應(yīng)用領(lǐng)域里亟需提高的部分。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于CUDA的高性能ISAR信號(hào)處理裝置，可以減輕SAR信號(hào)主處理控制系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，降低SAR信號(hào)處理系統(tǒng)的處理難度，有效解決SAR信號(hào)處理實(shí)時(shí)性與高精度需求的矛盾。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0005]一種基于CUDA的高性能ISAR信號(hào)處理裝置，其特征是，包括實(shí)時(shí)控制單元、參數(shù)管理單元以及依次連接的天線單元、頻綜單元、下變頻器、信號(hào)處理單元、數(shù)據(jù)處理單元、主控管理單元和顯示輸出單元；所述信號(hào)處理單元內(nèi)部包括有多普勒參數(shù)估計(jì)單元和距離校正函數(shù)計(jì)算單元；所述主控管理單元通過光纖網(wǎng)絡(luò)與其他模塊均相連接；所述主控管理單元用于進(jìn)行流程邏輯控制和硬件協(xié)調(diào)，以及控制數(shù)據(jù)的傳輸和各個(gè)處理單元的協(xié)同；所述實(shí)時(shí)控制單元用于接收主控管理單元的信號(hào)以及控制數(shù)據(jù)處理單元和信號(hào)處理單元的協(xié)同工作；所述參數(shù)管理單元用于單獨(dú)提供運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
[0006]前述的一種基于CUDA的高性能ISAR信號(hào)處理裝置，其特征是，所述信號(hào)處理單元包括快時(shí)間維距離壓縮單元、距離徒動(dòng)校正單元、慢時(shí)間維FFT處理單元和軸映射單元；所述快時(shí)間維處理單元包含一個(gè)FFT處理單元，用于完成距離像壓縮；所述距離徒動(dòng)校正單元包含一組矢量乘法單元，用于完成SAR信號(hào)方位向的距離補(bǔ)償；所述慢時(shí)間維FFT處理單元包含一組FFT處理單元，用于完成方位向壓縮處理；所述軸映射單元用于將處理完成的SAR信號(hào)散射點(diǎn)映射到對(duì)應(yīng)的場景的距離和方位中。
[0007]前述的一種基于CUDA的高性能ISAR信號(hào)處理裝置，其特征是，所述數(shù)據(jù)處理單元用于接收信號(hào)處理單元的結(jié)果并進(jìn)行合成分析，將分析結(jié)果返回實(shí)時(shí)控制單元；所述數(shù)據(jù)處理單元包括距離脈沖壓縮單元、距離插值單元、方位向壓縮處理單元、2DFFT共軛處理單元和2DIFFT處理單元；所述距離脈沖壓縮單元由一組FFT處理單元組成，用于方位向頻域變換；所述距離插值單元由一組矢量乘法器組成，用于完成距離維德線性相位數(shù)乘或者移位操作；所述方位向壓縮處理單元由一組FFT單元組成，用于完成方位向脈沖壓縮；所述2DFFT共軛處理單元用于完成點(diǎn)散射相應(yīng)數(shù)據(jù)的二維傅里葉變換，并對(duì)變換后的數(shù)據(jù)取共軛；所述2DIFFT處理單元包含一組矢量乘法器、兩組共軛處理單元和一組2DFFT處理單元，用于將方位向壓縮后的數(shù)據(jù)與點(diǎn)散射相應(yīng)的2DFFT后的數(shù)據(jù)相乘，并對(duì)相乘后的數(shù)據(jù)完成2DIFFT處理，得到場景的距離方位數(shù)據(jù)。
[0008]前述的一種基于CUDA的高性能ISAR信號(hào)處理裝置，其特征是，所述天線單元采用喇叭天線，用于接收ISAR回波信號(hào)。
[0009]前述的一種基于CUDA的高性能ISAR信號(hào)處理裝置，其特征是，所述頻綜單元包括鎖相環(huán)電路、晶振器、時(shí)鐘源和分路器；所述分路器將穩(wěn)定的本振信號(hào)傳送到各個(gè)工作單
J L.ο
[0010]前述的一種基于CUDA的高性能ISAR信號(hào)處理裝置，其特征是，所述下變頻器用于將ISAR信號(hào)源或天線接收到的ISAR信號(hào)下變頻到中頻，傳送給信號(hào)處理單元。
[0011]前述的一種基于CUDA的高性能ISAR信號(hào)處理裝置，其特征是，所述多普勒參數(shù)估計(jì)單元包括一個(gè)數(shù)乘器和一個(gè)加法器，通過參數(shù)管理單元提供的相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算相應(yīng)的多普勒頻移。
[0012]前述的一種基于CUDA的高性能ISAR信號(hào)處理裝置，其特征是，所述距離校正函數(shù)計(jì)算單元由一個(gè)ROM存儲(chǔ)器和一個(gè)延時(shí)控制單元組成，通過參數(shù)管理單元提供的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，生成各個(gè)方位角度上的距離校正函數(shù)。
[0013]前述的一種基于CUDA的高性能ISAR信號(hào)處理裝置，其特征是，所述顯示輸出單元接收最終成像結(jié)果信號(hào)并顯示為場景雷達(dá)圖像。
[0014]本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果:在工作的整個(gè)過程中，主控管理單元只進(jìn)行流程邏輯控制和硬件協(xié)調(diào)工作，以及控制數(shù)據(jù)的傳輸和各個(gè)處理單元的協(xié)同工作，這樣就大大減輕了主控管理單元的負(fù)擔(dān)，提高了運(yùn)算效率。整個(gè)裝置將傳統(tǒng)ISAR成像結(jié)合目前的研宄熱點(diǎn)CUDA，通過采用流水線并行處理的思想，將ISAR信號(hào)處理過程模塊化，并分解為多通道并行處理，放到CUDA運(yùn)算平臺(tái)上執(zhí)行，并通過高速數(shù)據(jù)傳輸通道傳輸計(jì)算結(jié)果，大大地提高了處理速度。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的連接關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0017]本實(shí)用新型涉及的一種基于CUDA的高性能ISAR信號(hào)處理裝置，包括實(shí)時(shí)控制單元、參數(shù)管理單元以及依次連接的天線單元、頻綜單元、下變頻器、信號(hào)處理單元、數(shù)據(jù)處理單元、主控管理單元和顯示輸出單元。參數(shù)管理單元用于單獨(dú)提供運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
[0018]主控管理單元與其他模塊均相連接。
[0019]主控管理單元用于進(jìn)行流程邏輯控制和硬件協(xié)調(diào)，以及控制數(shù)據(jù)的傳輸和各個(gè)處理單元的協(xié)同。
[0020]實(shí)時(shí)控制單元用于接收主控管理單元的信號(hào)以及控制數(shù)據(jù)處理單元和信號(hào)處理單元的協(xié)同工作。
[0021]信號(hào)處理單元包括快時(shí)間維距離壓縮單元、距離徒動(dòng)校正單元、慢時(shí)間維FFT處理單元和軸映射單元?？鞎r(shí)間維處理單元包含一個(gè)FFT處理單元，用于完成距離像壓縮。距離徒動(dòng)校正單元包含一組矢量乘法單元，用于完成SAR信號(hào)方位向的距離補(bǔ)償。慢時(shí)間維FFT處理單元包含一組FFT處理單元，用于完成方位向壓縮處理。軸映射單元用于將處理完成的SAR信號(hào)散射點(diǎn)映射到對(duì)應(yīng)的場景的距離和方位中。
[0022]數(shù)據(jù)處理單元用于接收信號(hào)處理單元的結(jié)果并進(jìn)行合成分析，將分析結(jié)果返回實(shí)時(shí)控制單元。數(shù)據(jù)處理單元包括距離脈沖壓縮單元、距離插值單元、方位向壓縮處理單元、2DFFT共軛處理單元和2DIFFT處理單元。距