FPGA在InSAR基线测量实时系统中的应用

"基于PCI和FPGA的InSAR基线测量实时采集系统是一个复杂的集成系统，主要由FPGA逻辑控制模块构成，用于管理多种传感器的控制与数据同步。系统利用Altera Stratix II系列的EP2S60F1020 FPGA器件，配备EPC16配置芯片，通过PCI总线与主机通信，实现对相机和激光测距仪的模式设置及数据传输。传感器触发设置通过PCI总线传递模式设置字符串至FPGA，进而通过串口控制器与设备交互。此外，FPGA还需产生特定频率的触发信号以同步相机和激光测距仪的采样，确保InSAR基线测量的精确性。" 在InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar）技术中，实时采集系统扮演着至关重要的角色，因为它需要精确地同步多源数据，以获取地表形变的高精度干涉图像。本系统设计中，FPGA(现场可编程门阵列)作为核心逻辑控制器，实现了对多种传感器的智能管理。 首先，系统通过主机端设置两个传感器（相机和激光测距仪）的工作模式。主机通过PCI（ Peripheral Component Interconnect）总线向FPGA发送模式设置指令，这些指令通过串行接口控制器传递给传感器，确保设备按预设模式运行。传感器会将确认信息回传给FPGA，然后经PCI总线反馈给主机，以验证配置是否成功。 其次，为了实现相机和激光测距仪的数据同步，FPGA产生一个20Hz的EXSYNC触发信号，该信号既用于控制相机的曝光，也用于触发激光测距仪。相机在EXSYNC的低电平期间进行曝光，曝光时间由主机端设置。而激光测距仪的输出频率为50Hz，这需要系统能够准确记录每个20Hz周期中的对应帧图像数据和激光数据。 在数据同步控制方面，设计的关键在于处理不同速率的传感器数据。由于相机帧率为20帧/s，激光测距仪为50Hz，FPGA必须协调这两个速率，确保在同一时间点捕获的图像数据和激光数据匹配。通过使用一个共同的时钟（如CLK100Hz），可以有效地解决这一问题。当Data_lrf_sel标志有效（V状态）时，表示当前时刻的激光数据有效，可用于后续的基线计算。 这个基于PCI和FPGA的InSAR基线测量实时采集系统巧妙地结合了硬件和软件控制，通过高度定制的FPGA逻辑实现了对多种传感器的高效同步和数据整合，为InSAR应用提供了稳定且精确的数据来源，从而提高了地表形变监测的精度和效率。