基于多核DSP的InSAR實(shí)時(shí)信號處理研究.pdf

1、干涉合成孔徑雷達(dá)（InSAR）是基于合成孔徑雷達(dá)（SAR）發(fā)展起來的一種新體制雷達(dá)，具有全天時(shí)全天候的工作特性，能夠獲得高精度的數(shù)字高程圖，是進(jìn)行地形測繪、地表形變監(jiān)測等方面的重要手段。InSAR通過不同的視角觀測同一場景，聚焦得到兩幅相干的SAR圖像后，再經(jīng)InSAR處理得到散射點(diǎn)的相位（高程）信息，是現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的研究熱點(diǎn)。InSAR得到數(shù)字高程圖的過程復(fù)雜，處理步驟多，運(yùn)算量遠(yuǎn)大于SAR成像，且很多處理步驟不能利用FFT等快速算法

2、，只能逐點(diǎn)處理，如果要對 InSAR獲取 DEM的過程進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，則對算法的優(yōu)化、處理芯片的選擇、硬件平臺(tái)的搭建和算法的具體實(shí)現(xiàn)都有很高的要求。
　　本文針對基于多核DSP TMS320C6678的InSAR實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入研究，主要研究內(nèi)容及所取得的研究成果為：
　　1.對InSAR實(shí)時(shí)處理算法進(jìn)行了研究。針對InSAR系統(tǒng)信號處理的實(shí)時(shí)性要求，對InSAR處理的關(guān)鍵步驟進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，給出了適合并行

3、處理的實(shí)時(shí)算法，并針對特定的單航過短基線InSAR系統(tǒng)，分析了圖像配準(zhǔn)、圖像預(yù)濾波和平地相位去除對系統(tǒng)相干性的影響，結(jié)合相干性對相位噪聲的影響，給出了短基線單航過InSAR實(shí)時(shí)信號處理系統(tǒng)的算法流程。在流程優(yōu)化的基礎(chǔ)上，結(jié)合多核信號處理芯片C6678分析了InSAR實(shí)時(shí)信號處理系統(tǒng)的運(yùn)算量要求，給出了具體的實(shí)時(shí)處理算法設(shè)計(jì)方案。
　　2.對基于多核信號處理芯片C6678的InSAR實(shí)時(shí)信號處理硬件實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了深入研究。InSAR

4、信號處理中復(fù)乘加運(yùn)算多，且不能使用FFT等快速處理算法，只能逐點(diǎn)進(jìn)行處理，但是其處理流程容易實(shí)現(xiàn)并行化設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)InSAR實(shí)時(shí)信號處理系統(tǒng)的要求，提出利用TI DSP TMS320C6678的多核架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)InSAR處理步驟的實(shí)時(shí)化和并行化設(shè)計(jì)?；贑6678存儲(chǔ)器間數(shù)據(jù)傳輸速率的約束關(guān)系，設(shè)計(jì)了最優(yōu)的DMA數(shù)據(jù)搬移方式，最大限度的利用總線帶寬、減少數(shù)據(jù)搬移時(shí)間。對于InSAR實(shí)時(shí)信號處理系統(tǒng)在硬件上的實(shí)現(xiàn)，提出了兩種不同的

5、實(shí)施方案，并結(jié)合 C6678的內(nèi)部架構(gòu)與 cache機(jī)制分析對比了兩種方案的優(yōu)劣。最后根據(jù)InSAR實(shí)時(shí)信號處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，確定了最優(yōu)的InSAR實(shí)時(shí)信號處理系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案。
　　3.對基于C6678的InSAR實(shí)時(shí)信號處理硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了優(yōu)化研究?；诖_定的硬件實(shí)現(xiàn)方案，結(jié)合 C6678的內(nèi)部存儲(chǔ)空間大小和數(shù)據(jù)搬移的效率，提出了一次搬入多行數(shù)據(jù)來提高帶寬利用率，從而減少數(shù)據(jù)搬移時(shí)間、提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的處理方式，并結(jié)合對仿真