CN113109812B - 一种面向遥感数据应用的软件处理平台的构建方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的面向遥感数据应用的软件处理平台的构建方法,根据所述遥感数据应用模式拆分所述遥感数据的处理过程;根据所述遥感数据的处理过程的共性特征将所述遥感数据应用算法配置成不同的运算引擎;根据所述不同的运算引擎构建所述软件处理平台的功能模块。能够处理遥感项目中的共性工作,节省大量的人力物力,提高遥感项目的开发效率,节约成本,使面向遥感数据应用的软件处理平台更加灵活、可重复、可升级和易于实现。

Description

一种面向遥感数据应用的软件处理平台的构建方法
技术领域
本发明属于遥感卫星雷达信号处理领域,具体涉及一种面向遥感数据应用的软件处理平台的构建方法。
背景技术
星载SAR雷达(Synthetic Aperture Radar,合成孔径雷达)以绕地球轨道的卫星为载体,具有全天候、不受天气影响、探测距离远、覆盖范围大的特点,被广泛应用在国防军事、国家防灾减灾、远程预警、战场侦察、火力控制、地形测绘和目标检测等方面。星载SAR雷达系统通过发射线性调频信号,并接收地面目标反射的回波信号,来实现对目标距离方位信息的探测。星载SAR雷达可以全天候的工作,但是对于不同的应用方向需要进行不同模式的成像和检测,但是,每种模式的开发需要大量的人力物力,且调试系统功能的稳定性还有大量工作,研发成本高昂。
在此背景下,亟需一种面向遥感数据处理应用的层次化、开放式软件平台设计方法,用于研究遥感项目中的共性工作。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足之一,提供了一种面向遥感数据应用的软件处理平台的构建方法,能够处理遥感项目中的共性工作,节省大量的人力物力,提高遥感项目的开发效率,节约成本,使面向遥感数据应用的软件处理平台更加灵活、可重复、可升级和易于实现。
根据本公开的一方面,本发明提供一种面向遥感数据应用的软件处理平台的构建方法,所述方法包括:
根据所述遥感数据应用模式拆分所述遥感数据的处理过程;
根据所述遥感数据的处理过程的共性特征将所述遥感数据应用算法配置成不同的运算引擎;
根据所述不同的运算引擎构建所述软件处理平台的功能模块。
在一种可能的实现方式中,所述遥感数据的处理过程包括:遥感数据的预处理、遥感数据成像和目标检测处理。
在一种可能的实现方式中,所述运算引擎包括代数运算引擎和信号处理引擎;
所述遥感数据的处理过程的共性特征包括:遥感数据的代数运算和遥感数据的信号处理。
在一种可能的实现方式中,所述遥感数据的预处理包括对所述遥感数据进行解压缩和滤波;
所述遥感数据成像,包括对所述遥感数据进行变化域处理和运算引擎;
所述目标检测处理,用于基于所述遥感成像数据进行目标检测。
在一种可能的实现方式中,所述软件处理平台的功能模块包括:运算引擎模块,控制模块,可编程XDMA模块,驱动模块,通信模块和存储模块,其中,所述数据处理模块,控制模块,可编程XDMA模块,驱动模块,存储模块分别与所述通信模块连接。
在一种可能的实现方式中,所述XDMA模块,用于完成所述遥感数据在所述XE运算引擎模块、FFT运算模块、DDR存储模块和IRAM存储器之间传输。
在一种可能的实现方式中,所述运算引擎模块包括:代数运算引擎和信号处理引擎;
代数运算引擎包括多种XE运算引擎子模块,用于处理所述遥感数据;
所述信号处理引擎包括FFT运算引擎模块,用于对所述遥感数据进行傅里叶变换。
在一种可能的实现方式中,所述控制模块,用于控制所述遥感数据的运算引擎功能;
所述驱动模块,用于驱动所述软件处理平台的功能模块;
所述通信模块,用于所述遥感数据在于其通信的功能模块之间进行交互;
所述存储模块,包括DDR存储模块,IRAM存储器,ROM存储器,用于存储所述软件处理平台的数据。
在一种可能的实现方式中,所述遥感数据应用模式包括条带模式、扫描模式、多通道条带模式、多通道扫描模式和滑聚模式。
本公开的面向遥感数据应用的软件处理平台的构建方法,根据所述遥感数据应用模式拆分所述遥感数据的处理过程;根据所述遥感数据的处理过程的共性特征将所述遥感数据应用算法配置成不同的运算引擎;根据所述不同的运算引擎构建所述软件处理平台的功能模块。能够处理遥感项目中的共性工作,节省大量的人力物力,提高遥感项目的开发效率,节约成本,使面向遥感数据应用的软件处理平台更加灵活、可重复、可升级和易于实现。
附图说明
附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解,并且构成说明书的一部分。其中,表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案,但并不构成对本申请技术方案的限制。
图1示出了根据本公开一实施例的面向遥感数据应用的软件处理平台的构建方法流程图;
图2示出了根据本公开一实施例的遥感数据的处理过程示意图;
图3示出了根据本公开一实施例的面向遥感数据应用的软件处理平台的系统框图;
图4示出了根据本公开另一实施例的面向遥感数据应用的软件处理平台的逻辑示意图;
图5示出了根据本公开另一实施例的面向遥感数据应用的软件处理平台的系统原理图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征,在不相冲突前提下可以相互结合,所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
另外,附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机中执行。并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1示出了根据本公开一实施例的面向遥感数据应用的软件处理平台的构建方法流程图。该方法基于面向遥感数据应用的开发模式为指导思想,通过硬件层、逻辑驱动层、应用处理层的分解,实现遥感数据应用算法软件开发者与硬件的隔离,将研发、调试、改进和更新换代等工作重心从硬件底层软件的开发工作向上层软件开发领域转移,使面向遥感数据应用的软件处理平台更加灵活。如图1所示,该算法可以包括:
步骤S1:根据所述遥感数据应用模式拆分所述遥感数据的处理过程。
其中,遥感数据应用模式(星载SAR雷达的数据处理算法)可以为遥感数据应用算法实现模式,在不同的应用环境下有不同的模式,包括条带模式、扫描模式、多通道条带、多通道扫描模式和滑聚模式等多种模式,在此不做限定。上述处理模式为软件处理平台的遥感成像的处理模式,因此,软件处理平台包括但不限于上述处理模式,还包括其它功能的处理模式,例如目标检测模式等。但是,上述遥感数据应用算法实现模式用到的参数和运算方式一致,运算流程略有不同。根据遥感数据应用算法实现模式可以将遥感数据的处理过程进行划分。
图2示出了根据本公开一实施例的遥感数据的处理过程示意图。
如图2所示,遥感数据的处理过程可以包括遥感数据的预处理,SAR成像(遥感数据的成像)和目标检测处理。遥感数据的预处理可以包括对遥感数据进行解压缩,滤波、去直流等部分;SRA成像也可以称为遥感数据成像,包括对遥感数据进行变化域处理和运算引擎,主要由FFT运算和CS因子运算组成;目标检测处理,用于基于遥感成像数据进行目标检测,例如,对遥感成像数据进行拼接,对图像中的目标进行检测,以确定该目标是船只、海洋上的液体表面是水或油等。
步骤S2:根据所述遥感数据的处理过程的共性特征将所述遥感数据应用算法配置成不同的运算引擎。
在一示例中,遥感数据的处理过程的共性特征可以包括:遥感数据的代数运算和遥感数据的信号处理。其中,代数运算可以包括加、减、乘、除、三角函数等运算,遥感数据的信号处理可以包括FFT变换或IFFT变换等运算。根据遥感数据应用算法的处理过程中所用到的代数运算和遥感数据的信号处理遥,将遥感数据应用的软件处理平台的运算引擎可以制作成代数运算引擎和信号处理引擎。其中,代数运算引擎可以包括:加法运算引擎模块、减法运算子引擎模块、乘法运算引擎模块、除法运算引擎模块、三角函数运算引擎模块等多种XE运算引擎子模块,主要用于处理遥感数据。信号处理引擎可以包括FFT运算引擎模块或IFFT运算引擎模块,用于对遥感数据进行傅里叶变换,以实现遥感数据变化域的处理。遥感数据应用的软件处理平台不仅包括实现基本算法的简单模块,还可以根据遥感数据应用的具体需要,通过软件配置,将上述简单的运算引擎模块组合成复杂的运算引擎模块,以满足遥感数据在不同应用场景的运用。
步骤S3:根据所述不同的运算引擎构建所述软件处理平台的功能模块。
图3示出了根据本公开一实施例的面向遥感数据应用的软件处理平台的系统框图;图4示出了根据本公开另一实施例的面向遥感数据应用的软件处理平台的逻辑示意图。
如图3所示,软件处理平台的功能模块可以包括代数引擎模块,控制模块,可编程XDMA模块,驱动模块,通信模块和存储模块,其中,所述数据处理模块,控制模块,可编程XDMA模块,驱动模块,存储模块分别与通信模块连接。
其中,运算引擎模块可以包括:代数运算引擎和信号处理引擎;代数运算引擎包括多种XE运算引擎模块,用于处理遥感数据;信号处理引擎包括FFT运算引擎模块,用于对遥感数据进行傅里叶变换。
根据面向遥感数据应用的软件处理平台的运算特点可知,软件处理平台需要大量的FFT/IFFT运算和各种加、减、乘、除的常规运算。将各个运算功能分别做成可以调用的运算引擎模块,例如,包括有可变点的FFT/IFFT运算引擎模块和分解成各种运算组合的多个XE运算引擎模块。变点数的FFT/IFFT运算模块是SAR成像算法中的核心运算引擎,主要对原图遥感数据进行变化域(时域频域变化)的处理。XE运算引擎是SRA图像处理的运算引擎,通过总线和XDMA模块的配合实现遥感数据在各个计算引擎模块之间进行交互,以达到进行数据流计算的目的。每个XE运算引擎模块的接口使用相同的总线协议,因此即使不同计算类型的运算引擎模块,均可以通过总线实现遥感数据的交互。
控制模块可以CPU模块,用于控制所述遥感数据的运算引擎功能。控制模块用来实现软件处理平台的控制和参数运算功能,在SAR成像过程中主要通过软件配置各运算引擎模块的功能和模块之间的相互配合实现软件处理平台的整体功能。驱动模块可以用于驱动软件处理平台的功能模块。其中,驱动可以包括设备驱动和功能模块的驱动。例如,包含Boot、Core和Driver三部分内容的底层驱动和功能模块的驱动BSP/CSP。
通信模块可以用于遥感数据在于其通信的功能模块之间进行交互。其中通信模块可以为总线。软件处理平台中各个功能模块挂载在对应的总线上,总线对连接其上的功能模块或硬件设备进行遥感数据的交换,实现点对点之间数据流的交互,例如,CPU处理器可以通过对DMA指令队列的控制来实现各个设备之间的数据搬移。
存储模块可以包括DDR存储模块,IRAM存储器,ROM存储器,用于存储所述软件处理平台的数据。其中,DDR存储模块需要通过DDR控制器挂载到总线上,DDR存储模块存储大容量数据、IRAM模块存储运算引擎模块产生的中间数据、ROM存储固化的程序和一些基本参数等。
通信接口部分包括通信控制的串口和高速接口等行业内的常用接口,满足软件处理平台的大规模遥感数据的交互和控制信息的交互。
如图4所示,XDMA模块可以用于完成所述遥感数据在所述XE运算引擎模块、FFT运算模块、DDR模块和IRAM存储器构建的数据流之间传输。可编程的XDMA模块作为面向遥感数据应用的软件处理平台的核心数据的调度模块,能够完成遥感数据在总线的外设模块之间的搬移,进而实现高性能的运算。
应用示例
图5示出了根据本公开另一实施例的面向遥感数据应用的软件处理平台的系统原理图。
如图5所示,面向遥感数据应用的软件处理平台包括硬件层、软件逻辑层、驱动层、应用APP层。其中,硬件层可以由FPGA、DDR存储模块、IRAM存储器、ROM存储器等。软件逻辑层可以包括各种编写好的运算引擎模块(例如XE运算引擎模块、FFT运算引擎模块、可编程XDMA模块)、将ARM核(XCPU控制器)、各运算引擎模块的功能编写为驱动库等。驱动层可以为底层驱动,包含Boot、Core和Driver三部分内容,分别是:Boot:CPU启动部分程序(启动代码、堆栈初始化等);Core:CPU核相关配置驱动;Drivers:和XCPU核相关的部分驱动,开发的相关功能模块如XE引擎驱动。还有BSP/CSP:板级驱动或者板级协议。应用APP层指软件处理平台的具体的各个功能的实现,根据软件处理平台的控制特点和数据流的特点,为了降低系统工作流程和数据处理的耦合深度,将软件处理平台工作流程分为软件处理平台运行主流程和软件处理平台命令处理流程两大部分。其中,软件处理平台运行命令处理流程在中断里完成,负责接收、解析处理器的控制信息,在主流程的不同阶段,间接控制主流程的工作模式和状态。由于遥感数据的处理是由很多复杂的运算实现,软件处理平台的设计中大部分运算使用硬件加速模块以提高系统的性能,即将挂载在总线上的XE运算引擎根据所需的运算通过软件配置好路由,由可编程的XDMA从紧耦合的DDR搬运数据实现控数据流的运算。通过对整系统功能实现的分解,可以将遥感数据的处理分成几个不同的数据流操作来实现。
本公开的面向遥感数据应用的软件处理平台的构建方法,根据所述遥感数据应用模式拆分所述遥感数据的处理过程;根据所述遥感数据的处理过程的共性特征将所述遥感数据应用算法配置成不同的运算引擎;根据所述不同的运算引擎构建所述软件处理平台的功能模块。能够处理遥感项目中的共性工作,节省大量的人力物力,提高遥感项目的开发效率,节约成本,使面向遥感数据应用的软件处理平台更加灵活、可重复、可升级和易于实现。
虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种面向遥感数据应用的软件处理平台的构建方法,其特征在于,所述方法包括:
根据所述遥感数据应用模式拆分所述遥感数据的处理过程;
根据所述遥感数据的处理过程的共性特征将所述遥感数据应用算法配置成不同的运算引擎;其中,遥感数据的处理过程的共性特征包括:遥感数据的代数运算和遥感数据的信号处理,其中,遥感数据的代数运算包括加、减、乘、除、三角函数,遥感数据的信号处理包括FFT变换和IFFT变换;根据遥感数据应用算法的处理过程中所用到的代数运算和信号处理,将遥感数据应用的软件处理平台的运算引擎制作成代数运算引擎和信号处理引擎,其中,代数运算引擎包括:加法运算引擎模块、减法运算子引擎模块、乘法运算引擎模块、除法运算引擎模块、三角函数运算引擎模块,用于处理遥感数据;信号处理引擎包括FFT运算引擎模块和IFFT运算引擎模块,用于对遥感数据进行傅里叶变换,以实现遥感数据变化域的处理;
根据所述不同的运算引擎构建所述软件处理平台的功能模块。
2.根据权利要求1所述的构建方法,其特征在于,所述遥感数据的处理过程包括:遥感数据的预处理、遥感数据成像和目标检测处理。
3.根据权利要求1所述的构建方法,其特征在于,所述运算引擎包括代数运算引擎和信号处理引擎;
所述遥感数据的处理过程的共性特征包括:遥感数据的代数运算和遥感数据的信号处理。
4.根据权利要求1所述的构建方法,其特征在于,所述遥感数据的预处理包括对所述遥感数据进行解压缩和滤波;
所述遥感数据成像,包括对所述遥感数据进行变化域处理和运算引擎;
所述目标检测处理,用于基于所述遥感成像数据进行目标检测。
5.根据权利要求1所述的构建方法,其特征在于,所述软件处理平台的功能模块包括:运算引擎模块,控制模块,可编程XDMA模块,驱动模块,通信模块和存储模块,其中,数据处理模块,控制模块,可编程XDMA模块,驱动模块,存储模块分别与所述通信模块连接。
6.根据权利要求5所述的构建方法,其特征在于,所述XDMA模块,用于完成所述遥感数据在XE运算引擎模块、FFT运算模块、DDR模块和IRAM存储器之间传输。
7.根据权利要求5所述的构建方法,其特征在于,所述运算引擎模块包括:代数运算引擎和信号处理引擎;
代数运算引擎包括多种XE运算引擎模块,用于处理所述遥感数据;
所述信号处理引擎包括FFT运算引擎模块,用于对所述遥感数据进行傅里叶变换。
8.根据权利要求5所述的构建方法,其特征在于,
所述控制模块,用于控制所述遥感数据的不同的运算引擎功能;
所述驱动模块,用于驱动所述软件处理平台的功能模块;
所述通信模块,用于所述遥感数据在于其通信的功能模块之间进行交互;
所述存储模块,包括DDR存储模块,IRAM存储器,ROM存储器,用于存储所述软件处理平台的数据。
9.根据权利要求1所述的构建方法,其特征在于,所述遥感数据应用模式包括条带模式、扫描模式、多通道条带模式、多通道扫描模式和滑聚模式。
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