专利名称：对合成孔径雷达系统一体化数据处理装置和方法
技术领域：
本发明属于合成孔径雷达(SAR)系统控制与数据处理技术领域，尤其涉及一种实现对高精度多功能合成孔径雷达的全部状态、信息和数据进行一体化采集处理，实时获取高分辨率雷达图像，并对合成孔径雷达进行有效控制和管理。
背景技术：
合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率微波成像雷达，可以对地面目标进行高分辨率的探测，并且具有全天候、全天时的优势。自上个世纪五十年代，孔径合成方法出现以来， SAR系统已经大量装载在飞机、卫星、无人机等飞行平台上用于对地面目标的探测，在地理资源调查、农作物监测、海洋监测、军事侦察等领域得到了广泛的应用。随着SAR技术性能的不断提升，SAR系统的复杂度不断增加，一套高精度多功能 SAR系统兼具条带成像、聚束成像、扫描成像、干涉成像、全极化成像以及地面运动目标检测等功能。不同的成像工作模式对雷达系统的参数设置、数据采集、系统控制和成像处理都有所不同。从系统设计、使用角度出发，不能分立的考虑不同功能模式下的系统监测、控制以及数据处理等工作。高精度多功能合成孔径雷达需要将上述不同功能模式的控制处理进行有效的整合，降低系统监测、控制以及数据处理对系统硬件资源以及相应控制处理软件的冗余度和复杂度要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度多功能合成孔径雷达系统一体化数据处理装置。本发明的又一目的在于提供一种利用上述合成孔径雷达系统一体化数据处理装置实现数据处理与控制的方法，对雷达系统外部输入的状态参数、控制指令、导航信息以及回波数据等进行一体化采集、处理与相应的控制管理，实现高精度多功能合成孔径雷达系统的在不同模式下的有效可靠工作。为实现上述目的，本发明提供的合成孔径雷达系统一体化数据处理装置，主要包括雷达信息与数据一体化采集单元，用于一体化接收和采集雷达系统各分机的状态信息、姿态位置测量信息以及雷达回波数据；运动补偿计算单元，接收并整合处理来自雷达信息与数据一体化采集单元的雷达系统位置姿态测量参数，计算得到用于运动补偿和系统控制的参数；实时成像处理单元，接收并处理采集来自雷达信息与数据一体化采集单元的雷达回波数据，并结合运动补偿计算单元发来的运动补偿参数，消除运动误差对成像质量的影响；系统监测、控制与管理单元，接收并根据来自雷达信息与数据一体化采集单元发来的系统状态参数和控制指令，对雷达系统工作状态进行检测，并执行控制指令控制雷达系统工作于相应的模式下；同时将系统模式与参数发给实时成像处理单元。所述的合成孔径雷达系统一体化数据处理装置，其中，雷达信息与数据一体化采集单元的雷达系统位置姿态测量参数包括IMU、GPS以及Gimbals的雷达系统位置姿态测量参数。本发明提供的利用上述合成孔径雷达系统一体化数据处理装置实现数据处理与控制的方法，对雷达获取的所有外部信息、状态和数据进行一体化采集，采集结果经过运动补偿单元、实时成像处理单元以及系统监测、控制与处理单元的处理，形成不同的数据信息，包括运动补偿数据、实时图像数据以及控制管理信息，上述信息完整的涵盖了雷达工作状态、控制指令与图像信息，实现了对高精度多功能合成孔径雷达系统的相关信息与数据一体化处理和一体化控制管理。从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果利用本发明，能够充分利用可扩展、模块化的硬件处理资源，实现对不同工作模式的合成孔径雷达全部有用信息和数据的一体化采集、处理与控制输出，有效降低系统多工作模式对数据处理与控制的复杂度要求，提高雷达系统工作可靠性与稳定性。
图1是本发明提供的实现高精度多功能合成孔径雷达系统一体化数据采集、处理与控制管理的示意图。图2是本发明提供的具体实施例所对应的组成和连接关系示意图。图3是本发明提供的具体实施例中数据与信号处理的详细实现示意图。
具体实施例方式本发明提供了一种实现高精度多功能合成孔径雷达系统一体化数据处理与控制管理技术，该技术采用一体化数据采集与计算硬件平台，主要包括信息与数据一体化采集单元，用于一体化接收和采集雷达系统各分机的状态信息、姿态位置测量信息以及雷达回波数据；运动补偿计算单元，用于整合处理来自IMU、GPS以及Gimbals的雷达系统位置姿态测量参数，计算得到用于运动补偿和系统控制的参数；实时成像处理单元，用于处理采集得到的雷达回波数据，并结合运动补偿参数，消除运动误差对成像质量的影响；系统监测、控制与管理单元，用于根据采集的状态信息和外部控制信息，对雷达系统工作状态进行检测，并执行相应的控制指令，控制雷达系统工作于相应的模式下。上述平台的不同处理单元采用可扩展的统一架构高性能硬件资源实现，对于不同数据处理规模和雷达系统控制复杂度，通过硬件资源的模块化扩展调整，可以实现一体化设计。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。如图1所示，图1是本发明提供的高精度多功能合成孔径雷达系统一体化数据采集、处理与控制管理的结构示意图。图2是图1所给出基本示意图的一个实施例。合成孔径雷达系统工作，要在选定的工作模式下，根据系统配置参数进行信号的收发、采集和处理，这也是雷达系统的基本工作流程。为保证雷达正确可靠的成像工作，需要大量的外部辅助信息与数据参与系统工作。这些数据包括飞机惯导所提供的姿态、位置测量信息，天线稳定平台控制分机所提供天线姿态测量信息，飞机总线提供的外部控制指令，高功率发射机、低功率模拟与接收机单元等分机的状态信息等，分机状态采集模块主要完成上述信息和指令的接收与采集。A/D缓存模块主要完成雷达回波信号的高速数字化采集。辅助数据形成模块则将数字化回波信号与信息、指令采集信号得到融合数据，形成全数字化、格式统一的信息，便于后续信号处理的实现。雷达信息与数据一体化采集单元将外部控制指令、系统工作状态信息和飞机姿态、位置信息通过数据传输总线传递至采用嵌入式PC设计的系统监测、控制与管理单元， 完成雷达分机工作状态的实时监测。同时，系统控制在完成各分机工作控制的基础上，需要根据运动补偿参数以及系统工作模式对天线波束的指向进行精确控制与补偿，以满足聚束、扫描等工作模式对天线波束指向的要求。同时消除由于载机运动对天线波束的扰动。运动补偿计算单元和实时成像处理单元都采用TSlOl高性能数字信号处理器设计的处理模块统一实现，如图3所示。实时成像处理单元则利用融合数据，采用结合运动补偿的二维压缩成像处理计算，实现雷达回波采集数据的成像处理，经过图像压缩处理后，将雷达图像传递至数据传输接口实现所获取雷达图像的对外传递。而TSlOl高性能数字信号处理模块是一种可以进行软件配置的处理单元，通过配置不同处理软件，使系统获得如地面运动目标检测等不同模式的信号处理能力，实现一体化的数据处理功能。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种合成孔径雷达系统一体化数据处理装置，主要包括雷达信息与数据一体化采集单元，用于一体化接收和采集雷达系统各分机的状态信息、姿态位置测量信息以及雷达回波数据；运动补偿计算单元，接收并整合处理来自雷达信息与数据一体化采集单元的雷达系统位置姿态测量参数，计算得到用于运动补偿和系统控制的参数；实时成像处理单元，接收并处理采集来自雷达信息与数据一体化采集单元的雷达回波数据，并结合运动补偿计算单元发来的运动补偿参数，消除运动误差对成像质量的影响；系统监测、控制与管理单元，接收并根据来自雷达信息与数据一体化采集单元发来的系统状态参数和控制指令，对雷达系统工作状态进行检测，并执行控制指令控制雷达系统工作于相应的模式下；同时将系统模式与参数发给实时成像处理单元。
2.根据权利要求1所述的合成孔径雷达系统一体化数据处理装置，其中，雷达信息与数据一体化采集单元的雷达系统位置姿态测量参数包括IMU、GPS以及Gimbals的雷达系统位置姿态测量参数。
3.一种利用权利要求1所述合成孔径雷达系统一体化数据处理装置实现数据处理与控制的方法，对雷达获取的所有外部信息、状态和数据进行一体化采集，采集结果经过运动补偿单元、实时成像处理单元以及系统监测、控制与处理单元的处理，形成不同的数据信息，包括运动补偿数据、实时图像数据以及控制管理信息，上述信息完整的涵盖了雷达工作状态、控制指令与图像信息，实现了对高精度多功能合成孔径雷达系统的相关信息与数据一体化处理和一体化控制管理。
全文摘要
一种实现高精度多功能合成孔径雷达系统监测、控制以及实时成像处理一体化技术及其实现方法。本发明可用于高精度多功能合成孔径雷达的综合数据处理与控制，即采集雷达系统的各单元的状态信息、参数和数据，包括系统工作参数、惯性、GPS测量数据、雷达回波数据等，根据系统工作模式，对所采集的数据信息进行一体化处理，在利用处理结果对系统进行优化控制与管理的同时，生成SAR实时图像及相应处理结果，保证高精度多功能合成孔径雷达的稳定可靠工作。
文档编号G01S7/02GK102193086SQ201110032558
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月27日 优先权日2010年2月9日
发明者刘畅, 徐向辉, 李建雄, 樊邦奎, 王岩飞, 韩松 申请人:中国科学院电子学研究所