本文關鍵詞：基于Z7的SAR實時成像處理設計　出處：《西安電子科技大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 合成孔徑雷達 Xilinx Zynq-7000 機載 實時處理

【摘要】：合成孔徑雷達(SAR)自從問世以來,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,不管是在軍事領域還是在民事領域,展示出了它得天獨厚的優(yōu)勢,獲得了十分廣泛的應用。隨著數(shù)字芯片技術和無人機相關技術的不斷發(fā)展,將合成孔徑雷達應用于無人機上并實現(xiàn)高分辨率的實時成像成為了研究的新熱點。本文重點研究了基于Xilinx Zynq-7000的使用正側視RD算法的實時成像處理技術。所取得的主要研究成果為:1.對應用于無人機載雷達的Zynq-7000芯片的技術優(yōu)勢進行了研究。論文從無人機發(fā)展的歷史過程和合成孔徑雷達的技術特點出發(fā),結合當今世界對無人機載雷達的新要求,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載雷達系統(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。2.對如何選擇Zynq內(nèi)部PL與PS之間的接口進行了研究。介紹了Zynq內(nèi)部PS與PL之間的三種接口:四個AXI_GP接口,包含兩個主設備接口和兩個從設備接口;三個AXI_HP從設備接口,它們都是由PL來控制PS;一個AXI_ACP加速器一致性接口,也是從設備接口,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。通過五個典型的應用情形介紹了在實際中我們應該如何選擇這些接口,以充分的利用Zynq-7000這個全可編程的芯片。3.對PS與PL間基于AXI-Stream總線進行數(shù)據(jù)通信的設計進行了研究。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以及其軟硬件設計流程。介紹了具有AXI協(xié)議與AXI_stream協(xié)議轉換的和具有高速數(shù)據(jù)傳輸功能AXI_DMA核。這兩個IP核相互配合最終實現(xiàn)了PL與PS的高速數(shù)據(jù)通信,充分展示了AXI_Stream總線IP的應用范圍和AXI_DMA IP在數(shù)據(jù)傳輸中的優(yōu)勢,顯示出了PL作為一個PS的可重配置的外設,與普通的外設相比它的優(yōu)勢和區(qū)別。4.對基于Z7的SAR實時成像處理進行了系統(tǒng)的研究。首先介紹了該系統(tǒng)處理板卡的結構,說明了此系統(tǒng)處理板與慣導系統(tǒng)、伺服天線、微波模塊如何相互連接、相互配合。接著詳細地敘述了整個雷達系統(tǒng)的工作流程、信號在板卡上的流動方向。介紹了系統(tǒng)的RD成像算法的詳細流程以及整個算法在多核之間的分配與映射。最后介紹了在實際調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)整個成像算法達不到實時性要求的情況下如何進行算法加速、優(yōu)化,最終實現(xiàn)了實時地處理。結果表明基于Xilinx Zynq-7000的微型SAR系統(tǒng)因其具備的高標準性,具有很強的實用性和很好的應用前景。
[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.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN957.52

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本文編號：1413542