【引言】

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）凭借其全天时、全天候、穿透能力强和探测距离远等优点，在灾害监测、民用勘探、应急救援等多个领域得到了广泛应用。相比传统的机载SAR，微型合成孔径雷达（Miniature Synthetic Aperture Radar，Mini-SAR）使用无人机平台，这使其整体体积远小于传统机载SAR，因此它具有使用更加灵活、成本更低的优点，是一种高效的信息获取平台[1-2]。Mini-SAR技术已经成为现阶段雷达研究的热点之一。

微型SAR的数据处理主要分为两类：一类是离线处理，即将微型SAR只采集数据而不作处理，将采集的数据储存到硬盘中[3-5]，待采集结束后将数据导入到电脑进行数据处理，这种方式在生成图像过程中不考虑体积、功耗、时间等问题，可以采用高性能处理器进行批量处理，处理速度较快。但是这种处理方式不能实时查看雷达成像结果，如果雷达系统运行过程中出现故障，容易造成回波数据错误，而这种错误不能立即被发现。另一类处理方式是实时处理，雷达回波数据不仅储存在硬盘中，还通过实时成像处理器实时处理回波数据，并将处理后的图像通过Wi-Fi或者无线链路传输到地面站。文献[6]最早设计了适用于无人驾驶飞行器（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）的SAR实时成像处理板卡，该板卡使用现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）和数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）实现，使用波数域算法（Wavenumber Domain Algorithm, WKA）处理SAR图像数据，峰值功耗为15 W。文献[7]使用FPGA和DSP设计了重量为700 g、功耗小于16 W的微型SAR实时成像与数据采集系统，该系统能够实时生成800 m测绘带范围的图像。文献[8-9]使用Xilinx V7 FPGA设计实现了SAR实时成像处理系统，处理8k×4k采样点的图像数据需要5.1 s。文献[10]使用Jetson TK1设计实现了实时成像处理器，处理4k×4k点的SAR图像数据需要3 104.84 ms。文献[11]使用NVIDIA Jetson TX2设计了实时成像SAR处理器，通过该处理器可以获得10 m分辨率的SAR图像。文献[12]设计了基于FWCM的低成本微型SAR，使用NVIDIA Jetson Nano生成场景大小为120 m×100 m的SAR图像，并通过5 GHz Wi-Fi链路将图片传送到地面站。

本文基于NVIDIA Jetson TX2设计了用于微型SAR的实时成像处理器。本文首先分析了无人机平台对于硬件选择与算法选择的要求，然后研究了成像算法在GPU中的实现，最后给出了试验结果。

文章详细内容下载请点击：基于TX2的微型SAR实时成像信号处理技术AET-电子技术应用-最丰富的电子设计资源平台 (chinaaet.com)

【作者信息】

姚森1，2，李和平1，白浩琦1，2

（1.中国科学院空天信息创新研究院， 北京100190；2.中国科学院大学 电子电气与通信工程学院，北京 100049）