專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于gpu并行計(jì)算的sar回波模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于GPU并行計(jì)算的SAR回波模擬方法。
背景技術(shù)：
干涉SAR回波信號(hào)仿真，依據(jù)SAR數(shù)據(jù)獲取原理，利用計(jì)算機(jī)模擬多通道原始回波數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證、SAR成像處理算法驗(yàn)證、干涉處理算法驗(yàn)證、干涉SAR性能分析等發(fā)面發(fā)揮著重要的作用。國(guó)內(nèi)外在SAR回波仿真方面開(kāi)展了大量的研究，可分為二維時(shí)域算法，一維頻域算法，二維頻域算法和逆成像回波算法。二維時(shí)域算法是一種完全時(shí)域計(jì)算的算法，經(jīng)常用于點(diǎn)目標(biāo)的仿真，這種算法的基本思想是根據(jù)二維時(shí)域回波信號(hào)模型，直接對(duì)二維時(shí)域回波信號(hào)進(jìn)行參數(shù)量化，逐個(gè)計(jì)算散射點(diǎn)的二維回波信號(hào)并累加。一維頻域算法采用了距離向FFT —定程度上改善了算法效率，基本原理是在發(fā)射連續(xù)脈沖的基礎(chǔ)上，隨著雷達(dá)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，在距離時(shí)域中按照脈沖順序，生成每個(gè)脈沖的回波信號(hào)。二維頻域算法直接在二維頻域內(nèi)完成回波頻譜的生成，通過(guò)二維頻譜的插值來(lái)處理距離徙動(dòng)的問(wèn)題，大幅度提高了回波模擬的效率。逆成像回波算法的思想是成像算法的逆過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)回波仿真，本質(zhì)上也是一種二維頻域算法。依據(jù)當(dāng)前回波模擬技術(shù)現(xiàn)狀，存在以下不足:時(shí)域算法雖能高精度進(jìn)行回波模擬，但運(yùn)算效率極低，不適合大場(chǎng)景分布式目標(biāo)多通道回波數(shù)據(jù)的模擬。頻域算法雖能大幅度提高回波模擬速度，但是相位仿真精度較低，且不易添加誤差模型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克 服已有技術(shù)的缺陷，解決當(dāng)前干涉SAR回波模擬速度和精度的矛盾，提出一種基于GPU并行計(jì)算的SAR回波模擬方法，提升了干涉SAR回波模擬速度。一種基于GPU并行計(jì)算的SAR回波模擬方法，包括如下步驟:步驟1:設(shè)置場(chǎng)景:包括場(chǎng)景散射點(diǎn)網(wǎng)格劃分和確定雙天線SAR與場(chǎng)景目標(biāo)的位置關(guān)系;步驟2:計(jì)算后向散射系數(shù):首先建立后向散射系數(shù)模型，然后根據(jù)雙天線SAR與地面場(chǎng)景的視線關(guān)系生成具有相關(guān)性的后向散射系數(shù)對(duì)；步驟3:計(jì)算SAR照射區(qū)域內(nèi)方位回波信號(hào):
4^τga = g0 十 CTi.I乂, -1V..exp(-./ — Ri)
A其中Rt為斜距，O t為所述目標(biāo)后向散射系數(shù)，WfW1 分別為SAR方位向和距離向天線方向圖函數(shù)；步驟4:將步驟3中獲取的方位回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行卷積獲得當(dāng)前脈沖的回波信號(hào)，& = gti 其中S為SAR發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)，“ ”表示卷積；步驟5:遍歷所有的方位時(shí)間，獲得整個(gè)場(chǎng)景的雙天線干涉SAR回波數(shù)據(jù):
權(quán)利要求
1.一種基于GPU并行計(jì)算的SAR回波模擬方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:設(shè)置場(chǎng)景:包括場(chǎng)景散射點(diǎn)網(wǎng)格劃分和確定雙天線SAR與場(chǎng)景目標(biāo)的位置關(guān)系; 步驟2:計(jì)算后向散射系數(shù):首先建立后向散射系數(shù)模型，然后根據(jù)雙天線SAR與地面場(chǎng)景的視線關(guān)系生成具有相關(guān)性的后向散射系數(shù)對(duì)； 步驟3:計(jì)算SAR照射區(qū)域內(nèi)方位回波信號(hào):
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于GPU并行計(jì)算的SAR回波模擬方法，其特征在于，步驟3中計(jì)算SAR照射區(qū)域內(nèi)方位回波信號(hào)將每個(gè)散射單元的方位回波計(jì)算分配單個(gè)線程中完成，通過(guò)線程網(wǎng)格并行完成SAR照射區(qū)域內(nèi)所有散射點(diǎn)方位回波。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于GPU并行計(jì)算的SAR回波模擬方法，其特征在于，步驟4中所述卷積采用一維FFT實(shí)現(xiàn)，利用GPU內(nèi)置FFT庫(kù)函數(shù)完成。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于GPU并行計(jì)算的SAR回波模擬方法，解決當(dāng)前干涉SAR回波模擬速度和精度的矛盾，提升了干涉SAR回波模擬速度。步驟1設(shè)置場(chǎng)景包括場(chǎng)景散射點(diǎn)網(wǎng)格劃分和確定雙天線SAR與場(chǎng)景目標(biāo)的位置關(guān)系；步驟2計(jì)算后向散射系數(shù)首先建立后向散射系數(shù)模型，然后根據(jù)雙天線SAR與地面場(chǎng)景的視線關(guān)系生成具有相關(guān)性的后向散射系數(shù)對(duì)；步驟3計(jì)算SAR照射區(qū)域內(nèi)方位回波信號(hào)；步驟4將步驟3中獲取的方位回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行卷積獲得當(dāng)前脈沖的回波信號(hào)；步驟5遍歷所有的方位時(shí)間，獲得整個(gè)場(chǎng)景的雙天線干涉SAR回波數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01S7/40GK103176170SQ20131004855
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者汪丙南, 韋立登, 向茂生, 梁興東, 丁赤飚 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所