基于FPGA的SAR信号存储与预处理模块设计与实现

随着FPGA技术的迅速发展,FPGA超强的并行处理能力使得它在SAR信号处理等高速实时信号处理领域起到越来越重要的作用.本文通过一个以FPGA为核心处理器的星载SAR信号存储与预处理系统为例,采用模块化的设计思想,灵活、高效的实现了对2GB SAR信号的多通道、大规模存储管理、FIR滤波与降采样等预处理功能.其中,重点介绍了三端口非透明型SDRAM控制器模块和滤波降采样模块的设计与实现.     

多模式CORDIC算法结构改进与实现

本文对计算反正余弦函数的CORDIC算法的迭代结构进行了改进,并在此基础上完成多模式CORDIC算法的实现.通过重新设定初始旋转向量避免了前两级迭代,通过修改向量旋转方向的判决条件对原算法的误差进行了校正,在增加了很少资源的情况下将正余弦运算和反正余弦运算统一到同样的迭代结构中并予以实现.实现结果表明改进后的算法反正余弦运算结果有更高的运算精度,在两种运算函数都需要的应用中能够有效减少的硬件资源占用.     

基于FPGA的三端口非透明型SDRAM控制器

本文采用Altera公司的Stratix系列FPGA实现了一个三端口非透明型SDRAM控制器,该控制器面向用户具有多个端口,通过轮换优先级的设计保证了多个端口平均分配SDRAM的带宽且不会降低传输速率。将访问SDRAM空间虚拟成一个简单的访问三口RAM的操作,采用乒乓的DMA传输机制大大提高了数据传输的带宽和效率。     

星载SAR实时成像处理系统结构设计

星载SAR的全天候、全天时、二维高分辨等优点使其成为最重要的对地观测手段之一,发展星载SAR的实时成像处理技术可以大幅提高卫星系统的快速反应能力。本文对DSP、FPGA和ASIC 3种可以应用在星载SAR实时成像处理系统中的技术途径进行了比较分析,在此基础上,设计了一种异构并行的星载SAR实时成像处理系统结构,指出了该结构对于星载环境的适应性。通过将CS成像算法在该结构上进行算法分解与映射,在实时条件下给出了全系统多级流水线结构的实现方法,证明了该结构适合完成星载SAR的实时成像处理任务。     

基于FPGA内嵌入式处理器的二维脉冲压缩

设计一个利用现场可编程门阵列(FPGA)内部MicroBlaze嵌入式处理器为核心控制单元的二维脉冲压缩处理系统。根据FPGA内部不同的资源配置情况,提出2种脉冲压缩处理模块的实现结构,利用FPGA实现DDR SDRAM控制器,采用矩阵分块线性映射的方法实现高效的数据矩阵转置处理。通过模拟一个简单的合成孔径雷达成像处理过程,证明该系统的有效性。     

基于FPGA的连通域标记设计与实现

提出了一种基于FPGA的连通域标记电路设计方案.该方案不仅满足了实时、高精度等要求,还特别增加了虚警剔除的功能.该硬件设计方案采用单次逐像素扫描法,该法通过对图像进行一次逐像素扫描,将标记与参数并行处理,最后根据统计出来的连通域及参数信息实现虚警剔除.相比较其它的硬件实现方案,该设计方案具有显著优势,通过优化标记与参数处理,该方案更适合硬件的并行处理特性;去除了第二次逐像素扫描,使得处理时间变短,资源占用率变小.仿真结果表明:若图像大小为M×N,临时标记区域上限为L,则标记完一幅图像总时钟周期为(M×N×2+L×4).该方案已在单片Virtex-Ⅱ系列FPGA中实现,并作为关键电路应用于舰船图像检测系统中.     

系统级仿真与验证方法在精确打击武器成像系统中的应用

合成孔径雷达(SAR)实时成像处理系统的快速仿真与验证是系统实现的前提条件,也是以SAR系统为图像匹配末制导方式的精确打击武器设计的必经之路。根据随机信号理论,对SAR成像系统的误差特性进行了简单分析。研究了基于系统级描述语言的、高效的、快速的系统级算法仿真与验证方法,使得在系统设计之初,就能够验证系统的功能与性能,并探索系统实现的体系架构。在此基础上以System C为系统级描述工具,对SAR成像的RD算法进行了单精度浮点和定点成像的仿真比较。     

一种二维访问效率均衡的SAR数据矩阵转置方法

针对SAR成像矩阵转置效率偏低的问题,提出了矩阵分块三维映射法.该方法基于带有bank划分的存储介质并利用其数据访问特性,通过矩阵分块和跨bank优先数据访问方式将二维数据矩阵映射至存储介质的三维存储空间,能够充分发挥存储介质的数据访问效率.实测结果表明,该方法使二维数据的访问效率都接近于顺序访问的效率,极大提高了SAR成像的矩阵转置效率.     

基于FPGA内嵌入式处理器的二维脉冲压缩

设计一个利用现场可编程门阵列(FPGA)内部MicroBlaze嵌入式处理器为核心控制单元的二维脉冲压缩处理系统。根据FPGA内部不同的资源配置情况,提出2种脉冲压缩处理模块的实现结构,利用FPGA实现DDR SDRAM控制器,采用矩阵分块线性映射的方法实现高效的数据矩阵转置处理。通过模拟一个简单的合成孔径雷达成像处理过程,证明该系统的有效性。     

实时SAR成像系统矩阵原位转置的实现

在合成孔径雷达成像处理系统中,矩阵转置已成为影响系统实时性的重要因素.为提高矩阵转置效率,提出一种用于快速矩阵原位转置的方案,基于现场可编程门阵列和同步动态随机存储器(SDRAM)实现该方案.系统测试结果表明,读写平均效率达到SDRAM峰值带宽的64％,验证了该方法可有效提高矩阵转置的总体效率.