一种可重构的天基高分辨率SAR成像与检测识别处理系统的制作方法

本发明涉及天基遥感数据实时智能处理，具体涉及一种可重构的天基高分辨率sar成像与检测识别处理系统。

背景技术：

1、在大规模网联星座的背景下，亟需发展对地观测卫星智能化技术，通过星上智能处理技术，实现星上实时探测、检测、跟踪、融合、规划、下传，提高卫星信息应用时效性，同时显著降低数传速率，降低星地传输处理系统实现难度和成本。而当前星载sar载荷虽已初步具备在轨实时成像与目标检测能力，但仍然存在计算功耗大、性能不稳定、功能单一化等不足，尚不具备高分辨率星上实时成像与海陆目标精确识别分类等功能，难以满足天基侦察情报快速支持快速应用的需求，兹需开展可重构的、高分辨率sar星上实时成像与检测识别系统的研究。

2、另外，当前星上数据处理平台都是根据单个卫星型号应用进行研制，没有做到统筹规划，尚不能形成产品化、型谱化，使得卫星型号研制进度缓慢、研发资源浪费，系统重量功耗开销大，同时也降低了系统的可靠性。未来我国天基侦察卫星发展呈体系化发展趋势，随着遥感载荷技术的发展，sar成像模式趋于多样化和高分辨率化，星上处理算法除了适应多种成像模式，还需要满足多目标实时处理的时效性要求，因此天基侦察体系的发展对星上高性能、通用、快速的sar数据处理架构提出了更高的需求。

3、本发明面向未来星座应用的高分辨率sar成像与多目标检测识别需求，提出通用、可重构的sar载荷数据高效处理架构，可为未来综合协同运用天基资源，大幅度提升全对抗环境下重难点目标的卫星侦察能力奠定技术基础。

技术实现思路

1、针对星上利用高分辨率sar成像与多目标检测识别的需求，一种可重构的天基高分辨率sar成像与检测识别处理系统，包括：主控及路由模块、成像处理模块、目标检测与识别模块；

2、所述主控及路由模块接收外部数据转发给所述成像处理模块，接收来自综合电子单元的遥控指令及上注数据并转发给所述成像处理模块和所述目标检测与识别模块，将所述成像处理模块和目标检测与识别模块的遥测数据转发给所述综合电子单元；

3、所述成像处理模块用于对外部数据进行成像处理，并将成像处理结果发送给所述目标检测与识别模块；

4、所述目标检测与识别模块对所述成像处理结果进行目标检测、切片重聚焦、识别以及定位解算处理，以获取目标切片数据和特征信息作为组帧数据进行输出，发送给所述主控及路由模块。

5、进一步的，所述外部数据包括sar原始辅助数据和载荷回波数据；所述载荷辅助数据包括：轨道六根数、姿态欧拉角或四元数、信号采样率、信号带宽、脉冲重复频率、脉冲宽度、平台地面速度、参考斜距、中频信号载频、多普勒中心频率、多普勒调频斜率、混合度因子。

6、进一步的，所述主控及路由模块包括第一fpga、第二fpga及cpu，所述第一fpga分别与第二fpga、cpu及第一总线接口连接；

7、所述第一fpga通过第一总线接口接收遥控指令，并将所述遥控指令发送给cpu和第二fpga，同时所述第一fpga接收成像处理模块和目标检测与识别模块输入的遥测数据，进行复接后输出；

8、所述第一fpga还接收上注数据，并将所述上注数据发送给成像处理模块及目标检测与识别模块进行系统功能重构；

9、所述第二fpga接收外部数据输入，同时发送组帧数据。

10、进一步的，所述主控及路由模块还包括ddr、nor flash、prom、can/rs422及光纤输入与输出接口，所述第一fpga分别连接can/rs422，所述第二fpga连接ddr及光纤输入与输出接口，所述cpu连接prom、nor flash及ddr；

11、其中，所述ddr用于缓存cpu或第二fpga的中间处理数据；所述prom用于存储cpu的程序；所述nor flash用于存储cpu的参数；所述can/rs422用于传输所述上注数据；所述光纤输入与输出接口用于接收外部数据及发送组帧数据，所述上注数据包括上注程序和/或上注参数。

12、进一步的，所述成像处理模块包括第三fpga及多个dsp组件，所述dsp组件分别与第三fpga连接；

13、所述第三fpga的输入端通过第二总线接口接收外部数据，所述外部数据进行协议解析和数据预处理后，经由多个所述dsp组件进行成像，成像后的sar图像通过第二总线接口发送给所述目标检测与识别模块；

14、所述第三fpga的输入端通过第二总线接口接收遥控指令，并将所述遥控指令转发给所述dsp组件，同时接收来自所述dsp组件的遥测数据，发送给主控及路由模块。

15、进一步的，所述dsp组件包括dsp、ddr及spi flash，所述ddr与spiflash分别与dsp相连；

16、所述spi flash用于存储第三fpga或dsp的上注数据，所述ddr用于成像处理结果的缓存。

17、进一步的，所述目标检测模块包括第四fpga和多个芯片组件，所述第四fpga的输入端与输出端分别与芯片组件连接；

18、所述第四fpga输入端通过第三总线接口接收图像，进行图像缓存、预处理、数据切片后发送给所述芯片组件，所述芯片组件完成图像预处理、基于深度学习的目标检测、切片重聚焦、识别以及定位解算后，将目标切片数据和特征信息作为组帧数据发送给所述第四fpga进行组帧输出，并经由第三总线接口发送给主控及路由模块；

19、所述第四fpga接收遥控指令，并将所述遥控指令转发给芯片组件，同时接收来自芯片组件的遥测数据发送给主控及路由模块。

20、进一步的，所述芯片组件包括ai处理芯片、ddr及nor flash，所述ddr及nor flash分别与ai处理芯片连接；

21、其中，ddr用于中间数据的缓存，nor flash用于存储ai处理芯片的程序。

22、进一步的，所述第三fpga与所述第四fpga利用内部sem ip核进行回读刷新，具有抗空间辐射单粒子效应。

23、进一步的，还包括：综合电子单元及广播分发单元；

24、所述综合电子单元与所述主控及路由模块相连，用于发出所述遥控指令和/或上注数据，接收所述成像处理模块和目标检测与识别模块的遥测数据；所述广播分发单元与所述主控制及路由模块相连，用于接收所述目标检测与识别模块的组帧输出结果。

25、相比于现有技术，本发明至少包括以下有益效果：依据上述实施例的天基可重构、高分辨率sar成像与检测识别处理系统，可接收sar载荷的原始回波数据，对sar载荷进行成像及目标检测，本申请的天基高分辨率sar成像与检测识别处理系统同时具备sar载荷多种成像模式、多类感兴趣目标处理以及空间辐射条件下正常工作、系统可重构的特性，可有效大幅度提升全对抗环境下的重难点目标的卫星侦察能力。

技术特征：

1.一种可重构的天基高分辨率sar成像与检测识别处理系统，其特征在于，包括：主控及路由模块、成像处理模块、目标检测与识别模块；

2.如权利要求1所述的天基高分辨率sar成像与检测识别处理系统，其特征在于，所述外部数据包括sar原始辅助数据和载荷回波数据；所述载荷辅助数据包括：轨道六根数、姿态欧拉角或四元数、信号采样率、信号带宽、脉冲重复频率、脉冲宽度、平台地面速度、参考斜距、中频信号载频、多普勒中心频率、多普勒调频斜率、混合度因子。

3.如权利要求1所述的天基高分辨率sar成像与检测识别处理系统，其特征在于，所述主控及路由模块包括第一fpga、第二fpga及cpu，所述第一fpga分别与第二fpga、cpu及第一总线接口连接；

4.如权利要求3所述的天基高分辨率sar成像与检测识别处理系统，其特征在于，所述主控及路由模块还包括ddr、nor flash、prom、can/rs422及光纤输入与输出接口，所述第一fpga分别连接can/rs422，所述第二fpga连接ddr及光纤输入与输出接口，所述cpu连接prom、nor flash及ddr；

5.如权利要求1所述的天基高分辨率sar成像与检测识别处理系统，其特征在于，所述成像处理模块包括第三fpga及多个dsp组件，所述dsp组件分别与第三fpga连接；

6.如权利要求5所述的天基高分辨率sar成像与检测识别处理系统，其特征在于，所述dsp组件包括dsp、ddr及spiflash，所述ddr与spiflash分别与dsp相连；

7.如权利要求1所述的天基高分辨率sar成像与检测识别处理系统，其特征在于，所述目标检测模块包括第四fpga和多个芯片组件，所述第四fpga的输入端与输出端分别与芯片组件连接；

8.如权利要求7所述的天基高分辨率sar成像与检测识别处理系统，其特征在于，所述芯片组件包括ai处理芯片、ddr及nor flash，所述ddr及nor flash分别与ai处理芯片连接；

9.如权利要求6或7所述的天基高分辨率sar成像与检测识别处理系统，其特征在于，所述第三fpga与所述第四fpga利用内部sem ip核进行回读刷新，具有抗空间辐射单粒子效应。

10.如权利要求1所述的天基高分辨率sar成像与检测识别处理系统，其特征在于，还包括：综合电子单元及广播分发单元；

技术总结
本发明提供一种可重构的天基高分辨率SAR成像与检测识别处理系统，包括成像处理模块、目标检测与识别模块、主控及路由模块以及电源模块。SAR载荷原始辅助数据和回波数据首先通过主控及路由模块输入，并将辅助数据和回波数据转发到成像处理模块进行成像，成像处理完成后的图像数据通过高速串行接口发送给目标检测与识别模块进行目标检测、切片重聚焦和识别，最后各目标检测与识别模块的切片和特征信息发送给主控及路由模块进行数据复接后通过高速接口输出。本发明申请的天基SAR载荷成像与目标检测系统同时具备高分辨率SAR成像处理、多目标目标检测与识别能力以及空间辐射条件下正常工作、系统可重构的能力。

技术研发人员：谢宝蓉,邓松峰,蒋嘉成,穆文涛,沈霁,冯书谊,方彩婷,罗唤霖,丁荣莉
受保护的技术使用者：上海航天测控通信研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15