摘 要：距離-多普勒(R-D)算法是一種常用的SAR成像算法，具有數(shù)據(jù)量大、存儲(chǔ)量大等特點(diǎn)，而傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)由于采用PCI總線使得數(shù)據(jù)傳輸速率難以提高，從而限制了成像算法的實(shí)現(xiàn)。這里設(shè)計(jì)了一種新型的雷達(dá)成像實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用最新的PCI Express總線代替PCI總線，采用了MicroTCA架構(gòu)，具有極強(qiáng)的運(yùn)算能力和良好的通信能力，同時(shí)具備了數(shù)據(jù)采集與大容量存儲(chǔ)的能力，特別適合于復(fù)雜的實(shí)時(shí)成像雷達(dá)信號(hào)處理。

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關(guān)鍵詞：R-D算法；PCI Express；MicroTCA；信號(hào)處理；DSP；雷達(dá)成像

中圖分類號(hào)：TN9198文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004-373X(2008)07-023-04

Design of R-D Algorithm Real-time Imaging System Based on PCI Express Bus

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LI Yan，WANG Qian，WANG Hongxian，XING Mengdao

(National Key Laboratory of Radar Signal Processing，Xidian University，Xi′an，710071，China)

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Abstract：Range-Doppler (R-D) algorithm is one of the conventional algorithms for SAR imaging.It′s large in data amount and great in memory capabilities.But traditional real-time imaging system has difficulty in improving the speed of data transferring due to the usage of PCI bus.Consequently it limits the realization of imaging algorithm.A new design is given for radar imaging real-time processing system.This system employs PCI express bus instead of PCI bus and adopts MicroTCA system platform.It′s strong in calculations and good in communications，also competent for data collection and great memory，especially for complicated real-time imaging radar signal processing system.

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Keywords：R-D algorithm;PCI Express;MicroTCA;signal processing;DSP;radar imaging

R-D算法是SAR成像中應(yīng)用最廣的一種算法，因其具有原理直觀、實(shí)現(xiàn)方便等優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用。R-D算法的基本特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、參數(shù)估計(jì)比較靈活，距離向處理和方位向處理分開，運(yùn)算既是并發(fā)的、又是流水的，同時(shí)他又具有SAR成像本身的大運(yùn)算量、大存儲(chǔ)量等特點(diǎn)，故R-D SAR信號(hào)處理機(jī)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上有其自身的特點(diǎn)。本文在分析R-D SAR信號(hào)處理特點(diǎn)的基礎(chǔ)上探討R-D SAR成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)利用當(dāng)前流行的PCI Express總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，提高了數(shù)據(jù)傳輸能力。

1 R-D算法流程及特點(diǎn)

距離-多普勒成像雷達(dá)雖然有多種參數(shù)估計(jì)方法，各自的成像算法又有很大的差異，但基本運(yùn)算和算法流程差別不大，如圖1所示。

其中，(2)~(6)表示成像處理。在(2)中一般采用dechirp或者匹配濾波的方法。如果采用dechirp方法，要生成一幅8 192×8 192點(diǎn)的圖像，需要在距離向處理中進(jìn)行8 192次8 192點(diǎn)FFT運(yùn)算；而同樣大小的圖像如果采用匹配濾波的方法則需要16 383×8 192點(diǎn)FFT運(yùn)算，這還沒有包括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和乘以解調(diào)頻函數(shù)(dechirp方法)或乘以脈壓匹配函數(shù)(匹配濾波方法)中的乘法運(yùn)算。圖中(3)就是專門進(jìn)行距離向處理所必需的參數(shù)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償因子計(jì)算以及解調(diào)頻函數(shù)或脈壓匹配函數(shù)的計(jì)算。這個(gè)過程往往需要用到預(yù)處理完成后的部分?jǐn)?shù)據(jù)甚至全部數(shù)據(jù)，有時(shí)還要用到中間結(jié)果的部分?jǐn)?shù)據(jù)甚至全部數(shù)據(jù)。完成距離向處理后，為了在方位向處理時(shí)數(shù)據(jù)能夠在存儲(chǔ)器中按方位向連續(xù)存放以加快存取速度，要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置(4) (這里原始數(shù)據(jù)按距離向連續(xù)存放)。方位向處理與距離向處理類似，但方位壓縮(5)一般采用匹配濾波的方法，因?yàn)榉轿换夭ǖ膸挶容^寬。而這期間也要由(6)來專門估計(jì)方位向參數(shù)，計(jì)算相位校正函數(shù)和方位向脈壓匹配函數(shù)。

由此總結(jié)R-D SAR成像雷達(dá)信號(hào)處理的特點(diǎn)如下：

巨大的存儲(chǔ)量[HTSS] 顯然，僅存一幅8 192×8 192點(diǎn)復(fù)圖像所需要的存儲(chǔ)量約為512 MB，如果乒乓工作，那么處理器的存儲(chǔ)能力需要超過1 GB，顯然應(yīng)該用SDRAM。

巨大的運(yùn)算量[HTSS] 因距離向和方位向都要進(jìn)行脈沖壓縮，故運(yùn)算量非常大。以8 192×8 192點(diǎn)圖像為例，若兩個(gè)方向都采用匹配濾波方法，一共需要進(jìn)行32 768次8 192點(diǎn)FFT運(yùn)算；若采用基2方法，僅FFT運(yùn)算就需要1 280萬次復(fù)數(shù)乘法，3 432萬次復(fù)數(shù)加法。設(shè)合成孔徑時(shí)間是5 s，則在一個(gè)合成孔徑時(shí)間內(nèi)算出一幅圖像要求處理器的有效運(yùn)算能力在10億FLOPS以上，因此必須采用多處理器結(jié)構(gòu)。

處理的并發(fā)性和流水性[HTSS] 原始數(shù)據(jù)一般是以回波到達(dá)順序進(jìn)入信號(hào)處理機(jī)，這樣在距離向處理時(shí)可采用流水方式進(jìn)行，流水線以子孔徑為單位分級(jí)。方位向的參數(shù)估計(jì)往往需要整個(gè)孔徑長(zhǎng)度的方位回波，所以方位向處理要等到在整個(gè)孔徑上完成距離向處理后才開始并發(fā)執(zhí)行。因此不僅要考慮整體的流水操作，還要考慮距離向處理和方位向處理的差異。

巨大的通信數(shù)據(jù)率在進(jìn)行參數(shù)估計(jì)和計(jì)算校正函數(shù)以及匹配函數(shù)時(shí)往往要用到數(shù)據(jù)的部分或全部樣本，由于運(yùn)算集中在計(jì)算FFT上，處理器能夠花費(fèi)在參數(shù)估計(jì)上的時(shí)間已非常有限，讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間就更少了，這就要求在處理器的各模塊之間有良好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

2 PCI Express總線技術(shù)

2.1 PCI Express總線簡(jiǎn)介

在基于PCI總線的PC世界或工控領(lǐng)域里，隨著網(wǎng)絡(luò)流量的不斷提高，PCI和PCI-X的多點(diǎn)并行架構(gòu)的瓶頸越來越突出，而PCI Express架構(gòu)具有更高的性能，可以突破此類瓶頸的限制。PCI Express架構(gòu)采用串行輸入/輸出結(jié)構(gòu)，每條通道在每個(gè)方向上的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)速率高達(dá)25 Gb/s，最新的PCI Express 20的數(shù)據(jù)速率更是高達(dá)5 Gb/s，具有更好的可擴(kuò)展性，可提供更高的帶寬。由于PCI和PCI-X總線采用共享多點(diǎn)并行總線架構(gòu)，所以當(dāng)總線中的插槽和設(shè)備數(shù)量增加時(shí)，有限的總線資源會(huì)被多個(gè)設(shè)備共享，于是帶寬就會(huì)相應(yīng)的下降。PCI和PCI-X采用平行的、多點(diǎn)下傳的連接架構(gòu)，很容易產(chǎn)生串?dāng)_現(xiàn)象，此外所有的信號(hào)線必須完全等長(zhǎng)，否則無法將信號(hào)同步傳到另一端，而會(huì)產(chǎn)生信號(hào)扭曲。這些問題讓PCI的時(shí)鐘頻率難以提升，電壓也難以下降，造成速度提升上的發(fā)展限制。而PCI Express采用序列的、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接架構(gòu)，收發(fā)數(shù)據(jù)差分傳輸，可以避免信號(hào)不同步并且減少干擾。PCI Express帶寬隨著通道數(shù)的增加而增加，如表1所示。

PCI Express是全新第三代I/O串行總線標(biāo)準(zhǔn)，其性能超越了以前的PCI標(biāo)準(zhǔn)。但是PCI、PCI-X與PCI Express仍將在未來的一段時(shí)間內(nèi)共存。PCI Express可提供專用的、高性能的、可擴(kuò)展的帶寬總線和卓越的以太網(wǎng)性能，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了PCI和PCI-X的共享多點(diǎn)架構(gòu)。從軟件上看，采用PCI-Express架構(gòu)可以兼容所有為PCI設(shè)備編寫的軟件。

在雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要突破帶寬的限制，PCI Express總線是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。在PCI Express點(diǎn)到點(diǎn)的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)設(shè)備都有一個(gè)專用連接而不必共享帶寬。一種典型的通過PCI Express互連的信號(hào)處理架構(gòu)就是每個(gè)設(shè)備都與一個(gè)系統(tǒng)控制模塊相連。值得注意的是，系統(tǒng)控制模塊必須具備對(duì)串行數(shù)據(jù)進(jìn)行交換的能力。

2.2 支持PCI Express總線的MicroTCA機(jī)箱

在工控機(jī)箱領(lǐng)域，MicroTCA充分采納和沿用了ATCA的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，把ATCA的AMC模塊(Advanced Mezzanine Card )作為系統(tǒng)的基本配置單元，具有更小的體積、更緊湊的結(jié)構(gòu)和相對(duì)較低的系統(tǒng)成本，所以采用MicroTCA架構(gòu)的機(jī)箱是一個(gè)好的選擇。

MicroTCA是一個(gè)完全模塊化的系統(tǒng)平臺(tái)，主要包括AMC模塊、MCH模塊、電源模塊、高速背板、機(jī)箱和風(fēng)扇等，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

AMC是MicroTCA的基本功能模塊，他有6種標(biāo)準(zhǔn)尺寸，這里采用1488 mm*133.4646 in*1815 mm 的標(biāo)準(zhǔn)。用AMC可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)I /O功能。與CPCI 系統(tǒng)的PMC模塊相比，AMC在結(jié)構(gòu)、功能、性能、互連方式和擴(kuò)展能力等方面都有很大優(yōu)勢(shì)。MCH(MicroTCA Controller Hub)是MicroTCA的系統(tǒng)控制、管理和數(shù)據(jù)交換模塊。每個(gè)MCH可以對(duì)12個(gè)AMC提供數(shù)據(jù)交換和管理功能，每個(gè)系統(tǒng)最多可有4個(gè)MCH通過更新通道互連實(shí)現(xiàn)多達(dá)48個(gè)AMC的數(shù)據(jù)交換和管理。每個(gè)AMC最多有21個(gè)可配置的高速數(shù)據(jù)接口，每個(gè)MCH最多有60個(gè)可配置的高速數(shù)據(jù)接口，這些接口通過MicroTCA背板及MCH的交換網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。

MicroTCA擁有標(biāo)準(zhǔn)化的功能模塊、可配置的業(yè)務(wù)類型、可擴(kuò)展的背板傳輸帶寬、緊湊的物理結(jié)構(gòu)、靈活的應(yīng)用方式、梯級(jí)化的可靠性設(shè)計(jì)、較低的開發(fā)和應(yīng)用成本、較少的產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間、更長(zhǎng)的產(chǎn)品生命周期?；谶@些先進(jìn)特性，MicroTCA必將得到廣泛的應(yīng)用。

綜合上述優(yōu)點(diǎn)，我們采用具有MicroTCA架構(gòu)的提供標(biāo)準(zhǔn)PCI Express總線的工控機(jī)。ELMA公司的MicroTCA 7U系統(tǒng)平臺(tái)符合PICMG規(guī)范，提供標(biāo)準(zhǔn)的PCI Express插槽，支持單寬、雙寬，半高、全高的AMC模塊，采用風(fēng)冷的冷卻方式，具有高級(jí)的EMC屏蔽和靈活的組合方式，是我們雷達(dá)成像處理系統(tǒng)所需標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱的一個(gè)不錯(cuò)的選擇。機(jī)箱的底板采用ELMA公司的14槽MicroTCA背板，他符合MicroTCA.0 R1.0標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，具有12個(gè)AMC模塊、1個(gè)電源模塊、1個(gè)MCH模塊，單槽數(shù)據(jù)帶寬可達(dá)40 Gb/s，具有高速串行連接器，支持625 Gb/s的傳輸率，此外還有標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)管理接口。底板的主要功能是給采集/存儲(chǔ)板卡及信號(hào)處理板卡提供標(biāo)準(zhǔn)的PCI Express插槽，給板卡供電的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)與板卡間的通信以及板卡間的相互通信。

2.3 支持PCI Express總線的接口芯片

設(shè)計(jì)信號(hào)處理板卡時(shí)，為了簡(jiǎn)化板卡，提高硬件的靈活性，這里用FPGA來控制整個(gè)板卡，包括對(duì)DSP的控制、數(shù)據(jù)交換模塊的設(shè)計(jì)以及接口的實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，在SAR處理中還經(jīng)常用FPGA作方位向的預(yù)濾波、距離壓縮等工作，所以要選用資源豐富的，速度較快的，RAM容量較大的FPGA。Altera公司推出的Stratix II GX系列完全可以勝任上述工作，其內(nèi)嵌的RAM可以作為本級(jí)FIFO使用，使設(shè)計(jì)更緊湊、靈活，此外還可以對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)PCI Express與局部端的通信。綜合考慮，F(xiàn)PGA采用Altera公司的EP2SGX60E芯片。

Stratix II GX FPGA收發(fā)器工作速率為622 Mb/s~6375 Gb/s。經(jīng)過優(yōu)化，F(xiàn)PGA能提供優(yōu)異的信號(hào)完整性，降低了布板風(fēng)險(xiǎn)。在Stratix II GX器件中，收發(fā)器模塊含有特定的硬件知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP），支持多種主要協(xié)議，包括PCI Express等，還可提供低功耗解決方案，特別適合散熱困難的背板應(yīng)用。設(shè)計(jì)中采用這個(gè)芯片，在很大程度上簡(jiǎn)化了板卡結(jié)構(gòu)，提高了板卡的靈活性。

3 實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

這里所設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)雷達(dá)成像處理系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱、采集/存儲(chǔ)板卡以及信號(hào)處理板卡組成。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱是板卡的支撐平臺(tái)并進(jìn)行圖像的顯示。采集/存儲(chǔ)板卡高度集成，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)回波的實(shí)時(shí)采樣和實(shí)時(shí)存儲(chǔ)?；?片ADSP-TS201的信號(hào)處理板卡是成像處理的核心，4片DSP采用并行、流水的方式以達(dá)到實(shí)時(shí)成像處理的要求。采用PCI Express總線能夠有效地利用PC機(jī)資源和應(yīng)用軟件，利于開發(fā)圖形化操作界面，極大地方便了信號(hào)處理系統(tǒng)的調(diào)試、狀態(tài)監(jiān)控以及圖像顯示。AD采樣的數(shù)據(jù)一邊存入FLASH陣列，一邊傳給DSP進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，處理完的結(jié)果通過PCI Express總線讀入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并進(jìn)行顯示。信號(hào)處理板卡是專門為雷達(dá)成像設(shè)計(jì)的一種通用處理模塊。4片DSP峰值并行處理可達(dá)到12 GFLOPS的運(yùn)算（DSP內(nèi)核工作在500 MHz）。實(shí)際中根據(jù)算法的復(fù)雜度選取信號(hào)處理板卡的數(shù)量。成像處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中MCH模塊用來控制板間通信。

3.1 數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)

采集/存儲(chǔ)板卡設(shè)計(jì)時(shí)將采集和存儲(chǔ)集成在一塊板卡上，可以設(shè)計(jì)成高速和低速兩種采集/存儲(chǔ)卡。高速卡適合于對(duì)高速的中頻采樣，如直接對(duì)高分辨SAR雷達(dá)中頻回波采樣；低速卡適合于精度要求高、速度要求低一點(diǎn)的場(chǎng)合，如在ISAR的Dechirp后以及普通的SAR基帶回波采樣。采樣后的數(shù)據(jù)經(jīng)FPGA控制存入FLASH陣列。板卡上有128 GB容量的FLASH陣列，通過72片F(xiàn)LASH芯片并行操作(其中64片F(xiàn)LASH用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，8片F(xiàn)LASH用來提供冗余校驗(yàn)，這樣即使有幾個(gè)芯片損壞也可以保證數(shù)據(jù)的完整性)，可以實(shí)現(xiàn)240 MB的穩(wěn)定連續(xù)讀寫速度，可應(yīng)用于高速大容量存儲(chǔ)的場(chǎng)合。板卡采用標(biāo)準(zhǔn)PCI Express接口，主機(jī)可以直接讀取采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行顯示。

3.2 信號(hào)處理模塊

信號(hào)處理模塊是系統(tǒng)的核心，由于成像算法的復(fù)雜性，選用AD公司的ADSP-TS201作為主處理器。這是一款極高性能的靜態(tài)超標(biāo)量處理器，他將非常寬的存儲(chǔ)器寬度和雙運(yùn)算模塊組合在一起。TigerSHARC靜態(tài)超標(biāo)量結(jié)構(gòu)使DSP每周期執(zhí)行多達(dá)4條指令、24個(gè)16位定點(diǎn)運(yùn)算和6個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算。運(yùn)行在500 MHz時(shí)，TS201可提供48億次40位的MAC運(yùn)算或者12億次的80位MAC運(yùn)算。TS201的鏈路口時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線采用低壓差分信號(hào)，可以達(dá)到很高的速度，單個(gè)鏈路口全雙工工作的速度可以達(dá)到1 GB/s。TS201有豐富的內(nèi)部存儲(chǔ)資源，能提供336 GB/s的內(nèi)存帶寬，特別適合并行組成高速并行處理器。從多片互連來看，他除了有完善的總線仲裁機(jī)制外還有4個(gè)高速鏈路口，可以以各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)互連DSP，滿足大運(yùn)算量的要求。

根據(jù)R-D算法既是并行的又是流水的特點(diǎn)，這里設(shè)計(jì)了分布式的并行系統(tǒng)。板卡擁有4片 TS201，1 GB的存儲(chǔ)空間。4個(gè)DSP采用分離總線的形式與一片F(xiàn)PGA相連，每個(gè)DSP都有獨(dú)立的256 MB、64位寬度的SDRAM，4個(gè)DSP可以同時(shí)訪問自己的SDRAM。系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的PCI Express總線。板卡上的FPGA負(fù)責(zé)整個(gè)板子的控制和接口工作。內(nèi)核工作在500 MHz時(shí)，板卡的峰值運(yùn)算能力達(dá)到每秒120億次浮點(diǎn)運(yùn)算。圖4為信號(hào)處理板卡的框圖。

4個(gè)DSP分布式互連，可以通過鏈路口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，也可以通過FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。鏈路口是全雙工的，可以穩(wěn)定工作在500 MHz的時(shí)鐘頻率下。每個(gè)DSP的64位數(shù)據(jù)總線連到FPGA，在FPGA中設(shè)計(jì)了交換電路，任意兩個(gè)DSP之間的數(shù)據(jù)交換速度為800 MB/s。DSP之間的鏈路口兩兩互連。

另外我們也設(shè)計(jì)了共享存儲(chǔ)空間的信號(hào)處理板卡，存儲(chǔ)器采用DDR2 SDRAM，由FPGA控制，容量為2 GB，時(shí)鐘266 MHz，由于采用雙倍數(shù)據(jù)率，單個(gè)數(shù)據(jù)線傳輸速率最高可達(dá)533 Mb/s，64位數(shù)據(jù)線的傳輸率最高4 200 MB/s。各個(gè)DSP總線都連接到FPGA上，DSP的外部時(shí)鐘為100 MHz，64位總線的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)800 MB/s，4個(gè)DSP同時(shí)訪問時(shí)速度為3 200 MB/s。DSP通過FPGA來訪問存儲(chǔ)空間，當(dāng)多個(gè)DSP同時(shí)訪問時(shí)，在FPGA內(nèi)部控制訪問順序。4個(gè)DSP的鏈路口仍是兩兩互連，結(jié)構(gòu)如圖5所示。

4 R-D算法與硬件的映射

我們根據(jù)R-D算法的特點(diǎn)利用多處理器并行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了體積小、功耗低、效率高的信號(hào)處理機(jī)。采用子孔徑方法進(jìn)行距離向處理，在第一個(gè)子孔徑完成距離向處理后就可以開始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置，所以距離向處理可以按子孔徑來進(jìn)行流水處理，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置可以與之同時(shí)進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)整體的流水作業(yè)，距離向處理和方位向處理應(yīng)該在不同的運(yùn)算模塊中進(jìn)行，這樣在對(duì)前幅圖像進(jìn)行方位向處理時(shí)，可

以對(duì)下幅圖像進(jìn)行距離壓縮和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置。

由于方位向處理時(shí)會(huì)涉及到數(shù)據(jù)的重復(fù)利用，而且方位向的參數(shù)估計(jì)比距離向的參數(shù)估計(jì)復(fù)雜，所以方位向處理板卡數(shù)目多于距離向處理板。在這里我們用三個(gè)信號(hào)處理板卡按照流水方式實(shí)現(xiàn)R-D算法，第一個(gè)板卡處理距離向數(shù)據(jù)，另外兩個(gè)板卡進(jìn)行方位向處理。采集存儲(chǔ)板卡通過PCI Express接口將采集到的數(shù)據(jù)按方位的先后傳輸給第一個(gè)信號(hào)處理板進(jìn)行距離向處理，這時(shí)在板卡內(nèi)部數(shù)據(jù)以回波到達(dá)順序分別進(jìn)入不同的DSP，4個(gè)DSP同時(shí)接收數(shù)據(jù)并發(fā)進(jìn)行處理，處理完的數(shù)據(jù)按照方位向存儲(chǔ)到各自的SDRAM，另外兩個(gè)板卡通過PCI Express接口接收距離向處理后的數(shù)據(jù)并發(fā)進(jìn)行方位向處理，與此同時(shí)，第一個(gè)板卡進(jìn)行下一幅圖像的距離向處理。每個(gè)板卡上DSP之間的數(shù)據(jù)傳輸通過鏈路口進(jìn)行，由于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)往往需要一部分樣本，鏈路口完全能夠勝任這個(gè)量級(jí)的數(shù)據(jù)通信。所有的數(shù)據(jù)均通過PCI Express總線由MCH控制傳輸方向和進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，結(jié)構(gòu)如圖6所示。

5 結(jié) 語

本文針對(duì)R-D SAR成像算法的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種基于PCI Express總線的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用PCI Express串行總線體系結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的總線帶寬和總線接口的可伸縮能力，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和大容量實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，并且具有極強(qiáng)的運(yùn)算能力和良好的通信能力，特別適合于復(fù)雜的實(shí)時(shí)成像雷達(dá)信號(hào)處理。未來的雷達(dá)成像將進(jìn)行更復(fù)雜的處理，對(duì)實(shí)時(shí)處理機(jī)的要求更高，另外彈載、星載實(shí)時(shí)成像技術(shù)的發(fā)展對(duì)成像處理機(jī)的適用環(huán)境、可靠性和穩(wěn)定性提出了更高的要求，這些都需要不斷地研究與改進(jìn)。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］保錚，邢孟道，王彤.雷達(dá)成像技術(shù)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2005.

［2］Ravi Budruk，Don Anderson，Tom Shanley.PCI Express系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)教材［M］.田玉敏，王崧，張波，譯.北京:電子工業(yè)出版社，2005.

［3］Stratix II GX Device Handbook.Altera Corporation.2007.

［4］劉書明，蘇濤，羅軍輝.TigerSHARC DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2004.

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作者簡(jiǎn)介 李 燕 女，1981年出生，河南濟(jì)源人，碩士研究生。主要研究方向?yàn)槔走_(dá)成像信號(hào)處理。

王 倩 女，1983年出生，山東德州人，碩士研究生。主要研究方向?yàn)槔走_(dá)成像信號(hào)處理。

王虹現(xiàn) 男，1979年出生，河南商丘人，博士研究生。主要研究方向?yàn)槔走_(dá)成像與高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理。

邢孟道 男，1975年出生，浙江嵊州人，教授。主要研究方向?yàn)槔走_(dá)成像、目標(biāo)識(shí)別和天波超視距雷達(dá)信號(hào)處理。