[发明专利]基于GPU的圆迹视频SAR实时成像的方法

摘要

本发明公开了一种基于GPU的圆迹视频SAR实时成像的方法，首先根据帧率与重叠率的关系截取视频SAR回波数据，然后将极坐标格式算法(PFA)中传统的两维插值用效率更高的Chirp Scaling操作代替完成像算法的优化，并且利用异步并行、分块点乘及CUDA两层并行三种优化技术对PFA的GPU实现进行加速处理。本发明整个处理流程提高了数据处理效率,且所用算法能高分辨率成像，能够满足视频SAR高分辨率实时成像处理要求。

主权项

1.基于GPU的圆迹视频SAR实时成像的方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：步骤1：存储经过解调的圆迹视频SAR回波数据，整个圆迹视频SAR回波数据的长度为x₀～x_Y；并利用载频与帧率的关系确定数据重叠率；Y为利用数据重叠率截取整个圆迹视频SAR回波数据能够得到的所有单帧回波数据的个数；所述载频与帧率的关系的公式如下所示：其中，ρ_a为方位向分辨率，V为雷达平台移动速度，R是视频SAR到目标区域的最短斜距，C为光速，f_c为载频，M为相邻帧数据重叠率，F为帧率；步骤2：利用数据重叠率在上述的圆迹视频SAR回波数据中截取一段回波数据，得到一段长度为x_ω～x_ω+1的单帧回波数据，并在内存与显存中为该段单帧回波数据分配存储空间，ω＝0,1,2,..,Y‑1；步骤3：将上述单帧回波数据传输至已经分配好的存储空间中；并把该段单帧回波数据分成n个流数据，在显存上为每个流数据分配存储空间，利用异步并行技术将该n个流数据依次传输至对应的存储空间中；步骤4：当上述单帧回波数据中的第e个流数据x(τ，t)传输完毕后，GPU对该流数据做距离向PFA处理，得到数据x₁(τ，t)；并将x₁(τ，t)进行矩阵转置，得到转置后的数据y(τ，t)，转置后的数据y(τ，t)按方位向数据连续的形式存储在显存中，其中t代表方位向慢时间，τ代表距离向快时间；e＝1,2,..,n；步骤5：GPU对转置后的数据y(τ，t)做方位向PFA处理得到数据y₁(τ，t)，并将数据y₁(τ，t)再次进行矩阵转置得到转置后的数据z(τ，t)，转置后的数据z(τ，t)按距离向数据连续的形式存储在显存中；步骤6：对步骤5中转置后按距离向数据连续的形式存储在显存中的z(τ，t)做逆傅里叶变换计算，最终得到该第e个流数据的成像数据；步骤7：将上述流数据的成像数据写回计算机的内存中；当该段x_ω～x_ω+1单帧回波数据中的n个流数据的成像数据都依次被写入内存后，再将内存中的该帧成像数据写成图片格式并在计算机中显示；步骤8：判断ω是否大于等于Y‑1，如果ω大于等于Y‑1则GPU停止工作，整个圆迹视频SAR回波数据以视频的形式在计算机中显示，否则ω+1,并转步骤2。