基于異構SIMD并行的高分辨率星載SAR原始數(shù)據(jù)快速模擬研究.pdf

1、合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR),能夠在特殊的氣象條件下得到較高分辨率的雷達圖像,并且有能夠有效的穿透掩蓋物和識別偽裝等特點,被廣泛的應用在軍用和民用領域。
　　然而現(xiàn)在由于實際的需要和科技的發(fā)展,為了得到高精度的成像效果,勢必會對雷達分辨率和測繪帶寬等提出更高的要求,雷達回波產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也會海量增加。回波數(shù)據(jù)作為高精度成像算法研究和設計的有力支撐,所以如何快速準確的得到海量的回波數(shù)據(jù)成為一個

2、亟待解決的問題。
　　由于高性能并行計算的發(fā)展,為該問題給出了一個很好的解決方案,本文在充分調(diào)研了國內(nèi)外對SAR回波快速模擬相關文獻的基礎上,借鑒了相關星載SAR回波模擬的并行仿真算法,實現(xiàn)了一種基于SIMD異構并行的星載SAR回波快速模擬仿真方法,并在此基礎上進行了冗余計算的優(yōu)化和針對SAR回波過程中不規(guī)則問題計算的深度并行優(yōu)化,實驗結果表明通過經(jīng)優(yōu)化的CPU/GPU異構協(xié)同的模式相比于傳統(tǒng)的計算方法能夠有效的提高運算效率150

3、倍左右。
　　論文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排如下:
　　1、研究了星載SAR的相關技術,從衛(wèi)星平臺模型的建立、目標模型的建立、成像幾何的計算和雷達信號模型的建立四個方面進行了研究,描述了整個星載SAR的回波模擬過程和相關的仿真算法,并且通過編程實現(xiàn)了串行的星載SAR回波模擬仿真;
　　2、通過查閱相關文獻,研究并分析了基于CPU的星載SAR回波模擬并行仿真算法,對星載SAR回波模擬的粒度進行了劃分,并且實現(xiàn)了基于Open

4、MP的星載SAR回波多核模擬和基于MPI的星載SAR回波多機多CPU模擬,同時基于目標分塊策略對星載SAR回波仿真進行了深度的優(yōu)化,本章的最后實現(xiàn)了一種基于SSE/AVX和OpenMP的星載SAR回波模擬仿真方法并進行了實驗結果分析;
　　3、研究了基于GPU的星載SAR回波模擬并行仿真算法,分析并實現(xiàn)了基于單GPU和多GPU的星載SAR空間幾何計算和大場景回波仿真計算,由于SAR回波模擬仿真算法的特殊性,在并行運算時會產(chǎn)生沖突,

5、產(chǎn)生不規(guī)則數(shù)據(jù)結構,所以在本章節(jié)最后分析了產(chǎn)生計算沖突的原因,并闡述了兩種解決SAR回波模擬并行沖突的優(yōu)化方法,分別是基于插值的GPU并行沖突優(yōu)化和基于歸約的GPU并行沖突優(yōu)化;
　　4、根據(jù)上面章節(jié)分析的優(yōu)化方法,實現(xiàn)了一種基于CPU/GPU異構協(xié)同的星載SAR回波模擬深度并行優(yōu)化算法,通過任務調(diào)度對星載SAR回波模擬任務進行了劃分,使得CPU和GPU同時參與運算任務,充分利用計算機的計算資源,通過CPU/GPU協(xié)同加速實現(xiàn)星載