[发明专利]一种基于GPU并行计算的SAR回波模拟方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，涉及一种基于GPU并行计算的SAR回波模拟方法。

背景技术

干涉SAR回波信号仿真，依据SAR数据获取原理，利用计算机模拟多通道原始回波数据，在系统参数设计及验证、SAR成像处理算法验证、干涉处理算法验证、干涉SAR性能分析等发面发挥着重要的作用。

国内外在SAR回波仿真方面开展了大量的研究，可分为二维时域算法，一维频域算法，二维频域算法和逆成像回波算法。二维时域算法是一种完全时域计算的算法，经常用于点目标的仿真，这种算法的基本思想是根据二维时域回波信号模型，直接对二维时域回波信号进行参数量化，逐个计算散射点的二维回波信号并累加。一维频域算法采用了距离向FFT一定程度上改善了算法效率，基本原理是在发射连续脉冲的基础上，随着雷达平台的运动，在距离时域中按照脉冲顺序，生成每个脉冲的回波信号。二维频域算法直接在二维频域内完成回波频谱的生成，通过二维频谱的插值来处理距离徙动的问题，大幅度提高了回波模拟的效率。逆成像回波算法的思想是成像算法的逆过程来实现回波仿真，本质上也是一种二维频域算法。依据当前回波模拟技术现状，存在以下不足：时域算法虽能高精度进行回波模拟，但运算效率极低，不适合大场景分布式目标多通道回波数据的模拟。频域算法虽能大幅度提高回波模拟速度，但是相位仿真精度较低，且不易添加误差模型。

发明内容

本发明为了克服已有技术的缺陷，解决当前干涉SAR回波模拟速度和精度的矛盾，提出一种基于GPU并行计算的SAR回波模拟方法,提升了干涉SAR回波模拟速度。

一种基于GPU并行计算的SAR回波模拟方法，包括如下步骤：

步骤1：设置场景：包括场景散射点网格划分和确定双天线SAR与场景目标的位置关系；

步骤2：计算后向散射系数：首先建立后向散射系数模型，然后根据双天线SAR与地面场景的视线关系生成具有相关性的后向散射系数对；

步骤3：计算SAR照射区域内方位回波信号：

ga=ga+σt·wa·wr·exp(-j4πλRt)]]>

其中R_t为斜距，σ_t为所述目标后向散射系数，w_a、w_r分别为SAR方位向和距离向天线方向图函数；

步骤4：将步骤3中获取的方位回波信号与发射信号进行卷积获得当前脉冲的回波信号，其中S为SAR发射线性调频信号，表示卷积；

步骤5：遍历所有的方位时间，获得整个场景的双天线干涉SAR回波数据：