一種基于代理的合成孔徑雷達(dá)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入方法及慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入代理模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種基于代理的合成孔徑雷達(dá)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入方法及慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入代理模塊，它采用基于代理的設(shè)計(jì)代替高性能處理器完成接收慣導(dǎo)數(shù)據(jù)形成應(yīng)用級(jí)幀協(xié)議，使信號(hào)處理器專注于處理高性能計(jì)算。
【背景技術(shù)】
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[0002]SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達(dá))是一種高分辨力的成像雷達(dá)，通過雷達(dá)在飛行載體上的運(yùn)動(dòng)形成虛擬等效長天線，獲得高方位分辨率的雷達(dá)圖像。飛機(jī)直線運(yùn)動(dòng)合成有效長天線是形成合成孔徑原理，也是合成孔徑雷達(dá)的問題所在。在飛行過程中，飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)誤差會(huì)導(dǎo)致波束指向不穩(wěn)、非均勻采樣等問題，從而影響成像質(zhì)量。
[0003]合成孔徑雷達(dá)運(yùn)動(dòng)誤差實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償就是利用飛機(jī)上的慣性導(dǎo)航設(shè)備和運(yùn)動(dòng)傳感器測出飛機(jī)的姿態(tài)和速度變化，對(duì)雷達(dá)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。根據(jù)飛機(jī)姿態(tài)變化調(diào)整天線波束指向、整脈沖重復(fù)頻率，從而消除波束指向不穩(wěn)、非均勻采樣等問題。通過將飛行過程中的運(yùn)動(dòng)信息記錄下來作為信號(hào)處理運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)妮斎搿?br>[0004]慣性導(dǎo)航，利用慣性元件(加速度計(jì))來測量運(yùn)載體本身的加速度，經(jīng)過積分和運(yùn)算得到速度和位置，從而達(dá)到對(duì)載體導(dǎo)航定位的目的。
[0005]雷達(dá)信號(hào)處理機(jī)通常是采用高性能處理器如TigerSharc系列的TSlOl或者TS201，其特點(diǎn)是工作主頻高、專注于高性能的處理，通常沒有串口等低速設(shè)備接口。慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)接口往往采用低速的串口連接，數(shù)據(jù)率較低。傳統(tǒng)的串口數(shù)據(jù)輸入處理器采用收到一個(gè)字節(jié)就中斷的方式，經(jīng)常打斷處理器的處理過程。對(duì)于TS101、TS201等DSP處理器，反復(fù)的中斷會(huì)降低處理器的處理性能，而且中斷過于頻繁會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。標(biāo)準(zhǔn)串口模塊通常采用串口波特率的十六倍時(shí)鐘，且只供串口使用。信號(hào)處理裝置的時(shí)鐘通常采用較高頻率的時(shí)鐘，為串口波特率的一兩百倍。為了降時(shí)鐘數(shù)量、提高同步設(shè)計(jì)，采用信號(hào)處理的同步時(shí)鐘完成串口的數(shù)據(jù)的接收。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種不但具備高效率、低系統(tǒng)耦合度及更加簡潔的特點(diǎn)，而且還可減少數(shù)據(jù)堵塞的可能性，實(shí)現(xiàn)差速處理，有利于減少時(shí)鐘源，提高可靠性的基于代理的合成孔徑雷達(dá)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入方法。
[0007]為此，本發(fā)明還提供一種用于基于代理的合成孔徑雷達(dá)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入方法中的慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入代理模塊。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種包括以下順序步驟的基于代理的合成孔徑雷達(dá)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入方法:
[0009]步驟一、采用高頻同步時(shí)鐘，監(jiān)測串口數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換；
[0010]步驟二:在現(xiàn)場可編程邏輯電路FPGA中開辟兩塊雙口 RAM，且每塊雙口 RAM容量超過慣導(dǎo)幀長度，用于乒乓傳輸避免數(shù)據(jù)堵塞；
[0011]步驟三:使用自適應(yīng)成幀模塊判斷轉(zhuǎn)換后的并行數(shù)據(jù)是否符合慣導(dǎo)協(xié)議的幀頭，如果滿足則按協(xié)議形成完整的慣導(dǎo)幀寫入雙口 RAM緩沖；
[0012]步驟四:自適應(yīng)成幀模塊判斷接收一個(gè)完整的慣導(dǎo)幀，形成一個(gè)幀準(zhǔn)備好標(biāo)志，并將寫雙口 RAM緩沖使能切換到乒乓雙口 RAM的另一塊；
[0013]步驟五:使用信號(hào)處理RAM接口模塊將慣導(dǎo)幀數(shù)據(jù)虛擬成DSP的外部存儲(chǔ)器，并監(jiān)測DSP讀寫慣導(dǎo)幀的狀態(tài)，若為空閑態(tài)就將最新慣導(dǎo)幀數(shù)據(jù)映射到DSP的外部尋址空間，并且標(biāo)志數(shù)據(jù)為新數(shù)據(jù)；
[0014]步驟六:DSP需要輸入慣導(dǎo)數(shù)據(jù)時(shí)查看數(shù)據(jù)是否為新標(biāo)志，如果為新標(biāo)志就將數(shù)據(jù)取走；
[0015]步驟七:信號(hào)處理RAM接口監(jiān)測到DSP讀完標(biāo)志為新的數(shù)據(jù)時(shí)，將新標(biāo)志清除。
[0016]本發(fā)明所述的一種基于代理的合成孔徑雷達(dá)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入方法，其中，基于代理的合成孔徑雷達(dá)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入方法是在FPGA中具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)PGA操作流程包含串口數(shù)據(jù)形成慣導(dǎo)幀流程、DSP接口監(jiān)測流程和幀數(shù)據(jù)管理流程，F(xiàn)PGA中各個(gè)模塊都是并行工作，且相互之間通過事件信號(hào)通訊，采用事件觸發(fā)的方式驅(qū)動(dòng)操作，串口數(shù)據(jù)形成慣導(dǎo)幀流程是當(dāng)串并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)有效時(shí)，判斷字頭是否為慣導(dǎo)幀頭，直到找到慣導(dǎo)幀頭后，將雙口 RAM的地址置成0，后續(xù)判斷串并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)有效時(shí)依次寫入雙口 RAM的對(duì)應(yīng)位置實(shí)現(xiàn)按慣導(dǎo)幀順序緩沖數(shù)據(jù)，當(dāng)慣導(dǎo)幀接收結(jié)束時(shí)，給出幀數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好FrameRdy標(biāo)志，切換雙口 RAM寫端緩沖，DSP接口監(jiān)測流程是FPGA根據(jù)DSP的操作判斷其讀慣導(dǎo)幀的狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測到DSP讀幀起始時(shí)將DSPReadBusy置為1，當(dāng)?shù)紻SP讀幀結(jié)束后將DSPReadBusy置為0，DSPReadBusy用于標(biāo)志DSP操作慣導(dǎo)幀的狀態(tài)，幀數(shù)據(jù)管理流程是判斷FrameRdy有效后，判斷DSPReadBusy狀態(tài)，直到監(jiān)測到DSP不再操作慣導(dǎo)幀時(shí)將最新的慣導(dǎo)數(shù)據(jù)幀更新給DSP讀取，慣導(dǎo)數(shù)據(jù)更新后將FrameNewFlag置成I標(biāo)志慣導(dǎo)幀數(shù)據(jù)為新數(shù)據(jù)，當(dāng)FPGA監(jiān)測到DSP讀幀結(jié)束后將FrameNewFlag清成O標(biāo)志數(shù)據(jù)已經(jīng)被讀過了。
[0017]本發(fā)明提供的慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入代理模塊具有以下具體結(jié)構(gòu)的:它包括串口監(jiān)測串并轉(zhuǎn)換模塊、自適應(yīng)成幀模塊、代理管理模塊以及信號(hào)處理RAM接口模塊，串口監(jiān)測串并轉(zhuǎn)換模塊用于接收慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)輸入，信號(hào)處理RAM接口模塊用于與信號(hào)處理DSP連接，代理管理模塊兩端分別與自適應(yīng)成幀模塊和信號(hào)處理RAM接口模塊連接，自適應(yīng)成幀模塊與串口監(jiān)測串并轉(zhuǎn)換模塊連接。
[0018]本發(fā)明所述的慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入代理模塊，其中，慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入代理模塊在FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中分為慣導(dǎo)端代理、數(shù)據(jù)緩沖和DSP端代理，慣導(dǎo)端代理包含串并轉(zhuǎn)換模塊、慣導(dǎo)幀協(xié)議監(jiān)測模塊、慣導(dǎo)幀成幀管理模塊以及雙口 RAM寫控制接口模塊，數(shù)據(jù)緩沖由雙口 RAM乒模塊和雙口 RAM乓模塊組成，DSP端代理包含雙口 RAM與DSP接口控制模塊、DSP讀管理模塊、DSP行為監(jiān)測模塊以及DSP存儲(chǔ)器接口模塊，串并轉(zhuǎn)換模塊同時(shí)與慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入模塊及慣導(dǎo)幀協(xié)議監(jiān)測模塊連接，雙口 RAM寫控制接口模塊同時(shí)與雙口 RAM乒模塊、雙口 RAM乓模塊及慣導(dǎo)幀成幀管理模塊連接，慣導(dǎo)幀成幀管理模塊與慣導(dǎo)幀協(xié)議監(jiān)測模塊連接，雙口 RAM與DSP接口控制模塊同時(shí)與雙口 RAM乒模塊、雙口 RAM乓模塊、DSP讀管理模塊及DSP存儲(chǔ)器接口模塊連接，DSP行為監(jiān)測模塊同時(shí)與DSP存儲(chǔ)器接口模塊及DSP讀管理模塊連接，DSP存儲(chǔ)器接口模塊用于與DSP連接。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)；
[0020](I)本發(fā)明采用基于代理的技術(shù)，監(jiān)測串口數(shù)據(jù)并將串口按照慣導(dǎo)幀進(jìn)行成幀處理，自主監(jiān)測DSP端口的行為并根據(jù)其狀態(tài)將慣導(dǎo)數(shù)據(jù)按照完整幀的方式提供給DSP，具備高效率的特點(diǎn)；
[0021](2)本發(fā)明各個(gè)模塊之間采用狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的方式，采用面向代理的設(shè)計(jì)方法有助于使系統(tǒng)耦合度低、更加簡潔、可靠；
[0022](3)本發(fā)明的各個(gè)模塊都采用FPGA實(shí)現(xiàn)，各個(gè)模塊是并行的、且采用兩個(gè)雙口 RAM進(jìn)行乒乓，基于數(shù)據(jù)觸發(fā)的機(jī)制盡可能減少了數(shù)據(jù)堵塞的可能；
[0023](4)本發(fā)明解決了高性能處理器接收低速慣導(dǎo)數(shù)據(jù)的接口，將低速、較長等待的處理過程由FPGA實(shí)現(xiàn)，提供給DSP的是與其相匹配的高速通道服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了差速處理；
[0024](5)采用高速時(shí)鐘分頻的方法直接采樣串口信號(hào)，有利于減少時(shí)鐘源、提高可靠性。
【附圖說明】
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[0025]圖1為本發(fā)明中慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入代理模塊的原理框圖；
[0026]圖2為本發(fā)明中