基于GPU的弹载SAR仿真处理软件设计

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合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种高分辨率成像雷达,能在较恶劣的天气条件下得到类似光学成像的高分辨率雷达图像,因此在军事上具有很高的应用价值,近年来也是雷达信号处理领域研究的热点。研究SAR成像方法,经常需要特定条件的SAR原始回波信号,这很难通过真实的雷达载体获取。回波模拟仿真需要对模拟目标场景的每个散射点进行回波计算,其中的计算量庞大,回波生成花费的时间长。这导致了特定回波数据的获取具有一定困难。此外,SAR回波数据还可以评估系统设计的正确性,研究成像算法或成像系统的参数指标。NIVIDIA推出的用于通用高性能计算的CUDA平台,大大推动了GPU在高性能计算领域的发展,广泛应用在了科学计算领域。SAR回波模拟的过程也具有很大的并行度,适合在GPU上用于并行实现。随着合成孔径雷达成像技术的发展,将合成孔径雷达(SAR)与精确制导技术相结合的弹载SAR已成为近年的研究热点。为了获得更多的目标信息,弹载SAR需要获得高分辨率,这样才能使目标的形状和精细结构更清晰地呈现出来,从而大大提高对目标的识别能力和精确打击能力;实际的军事应用中,导弹通常在侦查完后还需完成攻击,为了保证导弹有一定的转弯机动时间,弹载SAR一般工作在前斜视。因此弹载SAR前斜视的成像研究具有重要意义。目前的弹载SAR前斜视并行成像处理大部分基于DSP和FPGA等平台,不仅导致系统并行结构复杂,而且硬件成本高。本文设计的弹载SAR仿真处理软件使弹载SAR成像处理研究更为方便快速。它采用LabVIEW语言设计了易于交互的UI界面,为回波模拟程序和成像处理程序提供参数和数据的输入,并提供图像显示、文件读写记录、当前雷达参数显示等功能。为了在满足实时成像要求的同时减少系统的成本,本文采用CUDA C语言实现了基于GPU的回波仿真程序和弹载SAR成像处理程序,能够根据输入的参数和数据产生聚焦良好的SAR图像,在满足聚焦效果的同时,也有效地缩短了软件处理数据的时间。
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