基于GPU的视频SAR回波仿真研究与实现

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1、Ｉ硕士学位论文基于ＧＰＵ的视频ＳＡＲ回波仿真研究与实现作者姓名陈文俊ＳＭ学校导师姓名、职称李明教授企业导师姓名、职称张振华高工ｌ申请学位类别工程硕士ｇｐ西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宂工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢；也中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果不包含一同工为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我作的同

2、事对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实之＾ｂ，本人承担切法律责任。＾：本人签名：日期維乙ｐ－＾．西安电子科技大学关于论文使用授权的说明；本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即研宄生在．校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文？全部或部分内容，允许采用影的复印件，允许查阅、借阅论文，学校可以公布论文的。同时本人保证印、缩印或其它复制手段保存论文，结合学位论文研宄成果完成的论、发明专利等成果

3、。文，署名单位为西安电子科技大学保密的学位论文在。＿年解密后适用本授权书本人签名：释玄你导师签／ｉａ）日期．：＾１１日＿＿期：学校代码10701学号1502121285分类号TN95密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于GPU的视频SAR回波仿真研究与实现作者姓名：陈文俊领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：李明教授企业导师姓名、职称：张振华高工学院：电子工程学院提交日期：2018年6月ResearchandImplementationofVideoSAREchoSimulati

4、onBasedonGPUAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationsEngineeringByChenWenjunSupervisor:LiMingZhangZhenhuaJune2018摘要摘要视频合成孔径雷达(VideoSyntheticApertureRadar,ViSAR)是一种主动式微波遥感系统，与光学和红外等传感器相比，其具有较强的

5、云雾、烟尘和浅层地表穿透能力，可实现全天时、全天候和高分辨对地观测成像。与传统SAR相比，视频SAR可以对地面场景目标进行连续多帧的不间断观测成像，并实现可靠的运动目标检测，属于雷达研究前沿技术。视频SAR在研制过程中需要使用回波数据进行成像算法、运动补偿算法验证，参数设置优化以及系统性能评估。由于实测回波数据的获取成本高、技术要求大等原因，通过仿真模拟得到回波数据受到科研人员青睐。然而，面对视频SAR高帧率、高分辨和宽测绘带视频成像需求，针对分布式场景目标进行回波信号仿真的数据量和仿真时间急剧增大。近年来，基于图形处理器(Graphic

6、sProcessingUnit,GPU)的并行仿真研究逐渐深入。基于以上背景，本文主要研究基于GPU的视频SAR回波信号仿真。首先，通过介绍合成孔径原理推导回波信号模型。通过将时域回波信号模型中发射信号与系统脉冲响应函数在频域分离并，得到基于一维频域傅里叶变换的回波信号模型，并将其与视频SAR应用结合。分析一维频域傅里叶变换方法在脉冲相干累加时对回波主瓣的偏移降低了回波精度，进而引入辛克函数窗来改善回波幅度特性。通过分析回波按所在距离采样单元做脉冲相干累加，得出地面散射点的最大布点间隔应为距离采样间隔的地面投影。分析传统方法通过计算场景所

7、有散射点的斜距和斜视角进行波束覆盖判断存在很大计算冗余，提出根据雷达成像几何关系筛选局部场景进行波束覆盖判断方法。此外，根据视频SAR的实际工作场景，构建条带式和聚束式回波信号型，并提出包含运动目标的复杂场景的回波仿真方法。其次，通过介绍统一计算设备架构ComputeUnifiedDeviceArchitecture,CUDA基于“CPU+GPU”的异构编程模式，分析CPU端CUDA主程序进行逻辑处理和控制GPU运行的方式，分析CUDA内核程序以线程块形式加载到GPU流多处理器上并行执行的方式。通过分析GPU上不同类型存储器的存储容量

8、、访问速度和使用方法以及CUFFT并行实现傅里叶变换的方式，为基于GPU的视频SAR回波仿真提供并行技术基础。完成视频SAR回波仿真的并行化分析和并行处理框架设计，并对并行处理进行了四个方面的