本文關(guān)鍵詞：基于Z7的SAR實(shí)時(shí)成像處理設(shè)計(jì)　出處：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 合成孔徑雷達(dá) Xilinx Zynq-7000 機(jī)載 實(shí)時(shí)處理

【摘要】：合成孔徑雷達(dá)(SAR)自從問世以來,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,不管是在軍事領(lǐng)域還是在民事領(lǐng)域,展示出了它得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),獲得了十分廣泛的應(yīng)用。隨著數(shù)字芯片技術(shù)和無人機(jī)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展,將合成孔徑雷達(dá)應(yīng)用于無人機(jī)上并實(shí)現(xiàn)高分辨率的實(shí)時(shí)成像成為了研究的新熱點(diǎn)。本文重點(diǎn)研究了基于Xilinx Zynq-7000的使用正側(cè)視RD算法的實(shí)時(shí)成像處理技術(shù)。所取得的主要研究成果為:1.對(duì)應(yīng)用于無人機(jī)載雷達(dá)的Zynq-7000芯片的技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了研究。論文從無人機(jī)發(fā)展的歷史過程和合成孔徑雷達(dá)的技術(shù)特點(diǎn)出發(fā),結(jié)合當(dāng)今世界對(duì)無人機(jī)載雷達(dá)的新要求,提出了以Zynq-7000芯片為核心的新的硬件體系。由于要求新型的無人機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)具有較小的體積、較輕的重量、較低的功耗,因此采用了Xilinx公司最新的內(nèi)嵌了雙核ARM的Zynq芯片,而摒棄了傳統(tǒng)的FPGA+DSP的架構(gòu)。2.對(duì)如何選擇Zynq內(nèi)部PL與PS之間的接口進(jìn)行了研究。介紹了Zynq內(nèi)部PS與PL之間的三種接口:四個(gè)AXI_GP接口,包含兩個(gè)主設(shè)備接口和兩個(gè)從設(shè)備接口;三個(gè)AXI_HP從設(shè)備接口,它們都是由PL來控制PS;一個(gè)AXI_ACP加速器一致性接口,也是從設(shè)備接口,同樣由PL來控制PS。給出了PS與PL之間這三類接口的性能和數(shù)據(jù)吞吐量。通過五個(gè)典型的應(yīng)用情形介紹了在實(shí)際中我們應(yīng)該如何選擇這些接口,以充分的利用Zynq-7000這個(gè)全可編程的芯片。3.對(duì)PS與PL間基于AXI-Stream總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。由于PS與PL之間沒有符合AXI_Stream總線協(xié)議的接口,因此詳細(xì)地介紹了如何在PL中創(chuàng)建遵守這種總線協(xié)議的IP以及其軟硬件設(shè)計(jì)流程。介紹了具有AXI協(xié)議與AXI_stream協(xié)議轉(zhuǎn)換的和具有高速數(shù)據(jù)傳輸功能AXI_DMA核。這兩個(gè)IP核相互配合最終實(shí)現(xiàn)了PL與PS的高速數(shù)據(jù)通信,充分展示了AXI_Stream總線IP的應(yīng)用范圍和AXI_DMA IP在數(shù)據(jù)傳輸中的優(yōu)勢(shì),顯示出了PL作為一個(gè)PS的可重配置的外設(shè),與普通的外設(shè)相比它的優(yōu)勢(shì)和區(qū)別。4.對(duì)基于Z7的SAR實(shí)時(shí)成像處理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。首先介紹了該系統(tǒng)處理板卡的結(jié)構(gòu),說明了此系統(tǒng)處理板與慣導(dǎo)系統(tǒng)、伺服天線、微波模塊如何相互連接、相互配合。接著詳細(xì)地?cái)⑹隽苏麄�(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的工作流程、信號(hào)在板卡上的流動(dòng)方向。介紹了系統(tǒng)的RD成像算法的詳細(xì)流程以及整個(gè)算法在多核之間的分配與映射。最后介紹了在實(shí)際調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)整個(gè)成像算法達(dá)不到實(shí)時(shí)性要求的情況下如何進(jìn)行算法加速、優(yōu)化,最終實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)地處理。結(jié)果表明基于Xilinx Zynq-7000的微型SAR系統(tǒng)因其具備的高標(biāo)準(zhǔn)性,具有很強(qiáng)的實(shí)用性和很好的應(yīng)用前景。
[Abstract]:Since its inception, synthetic Aperture Radar (SAR) has demonstrated its unique advantages in both military and civilian fields after decades of development. With the development of digital chip technology and UAV related technology. The application of synthetic Aperture Radar (SAR) to UAV and the realization of high-resolution real-time imaging have become a new research hotspot. This paper focuses on the research based on Xilinx. The real time imaging processing technology of Zynq-7000 is based on the forward looking Rd algorithm. The main research results are as follows:. 1. The technical advantages of Zynq-7000 chip used in unmanned airborne radar are studied. This paper starts from the history of UAV development and the technical characteristics of synthetic Aperture Radar (SAR). According to the new requirements of unmanned airborne radar in the world today, a new hardware system with Zynq-7000 chip as the core is proposed. The new type of unmanned airborne radar system is required to have a small volume. With lighter weight and lower power consumption, Xilinx uses the latest Zynq chip with a dual-core ARM embedded in it. This paper studies how to select the interface between Zynq internal PL and PS, and introduces three kinds of interfaces between Zynq internal PS and PL. Four AXI_GP interfaces. Including two main device interfaces and two slave device interfaces; The three AXI_HP slave device interfaces are all controlled by PL; A AXI_ACP accelerator conformance interface is also a slave device interface. The performance and data throughput of these three kinds of interfaces between PS and PL are also given. Through five typical application cases, we introduce how to select these interfaces in practice. In order to make full use of Zynq-7000, the design of data communication between PS and PL based on AXI-Stream bus is studied. There are no interfaces that conform to the AXI_Stream bus protocol. This paper introduces in detail how to create IP in PL that obeys this kind of bus protocol and its software and hardware design flow. It also introduces the conversion between AXI protocol and AXI_stream protocol and the high-speed number. According to the transmission function AXI_DMA core, the two IP cores cooperate with each other to realize the high-speed data communication between PL and PS. The application scope of AXI_Stream bus IP and the advantages of AXI_DMA IP in data transmission are fully demonstrated, and the PL is shown as a reconfigurable peripheral of PS. Compared with the common peripherals, it has advantages and differences. 4. The SAR real-time imaging processing based on Z7 is systematically studied. Firstly, the structure of the system processing board is introduced. The system processing board and inertial navigation system, servo antenna, microwave module are connected and cooperate with each other. Then, the work flow of the whole radar system is described in detail. The flow direction of the signal on the board is introduced. The detailed flow of the Rd imaging algorithm of the system and the distribution and mapping of the whole algorithm among the multi-cores are introduced. Finally, the realization of the whole imaging algorithm in the process of debugging is introduced. How to speed up the algorithm in the case of real-time requirements. The results show that the micro SAR system based on Xilinx Zynq-7000 has high standard. It has strong practicability and good application prospect.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN957.52

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