基于CPU-GPU异质架构的子孔径算法实现

对于大规模遥感数据处理,单纯依靠CPU实现实时成像处理存在较大挑战。近年来出现的GPU图像处理单元为大规模数据处理提供了一个理想的处理平台。结合GPU和CPU的特点,利用基于CPU-GPU的异构协同处理平台来加速图像处理。同时,为了充分发挥该异质架构的性能,提出了一种改进的基于子孔径架构的成像算法,并在此架构上对超大规模遥感数据进行了成像处理,取得良好的成像效果和加速比。     

实时SAR成像处理器系统结构评估

为了全面评估合成孔径雷达(syn thes is apertureradar,SAR)实时成像处理器的性能,该文将现有的SAR成像处理器的结构分为串行结构、并行结构和混合结构,提出加速比,吞吐量,有效利用率等有效的系统结构指标及其计算方法,并结合成像质量指标,用于系统性能的全面评估。对采用Ch irp Sca ling算法的某星载SAR并行结构和串行结构实时成像处理器的指标分析表明:在相同的成像质量指标下,并行结构的系统性能指标明显优于串行结构。基于该文提出的成像质量指标和系统结构指标相结合的评估体系,可以全面评估和优化SAR成像处理器的设计。     

基于GPU架构的SAR回波仿真实现与优化

为了能够有效提高基于时域的SAR回波仿真的运行速度,本文提出了一种基于GPU架构的SAR回波仿真优化实现方法。该方法结合GPU的计算密度高、高度并行的特点并利用CUDA流在GPU上同时执行多个任务,实现任务并行、指令并行和数据并行的三重并行,极大地挖掘了回波模拟全过程的并行性,缩短了回波仿真的运算时间。实验结果表明,该方法相对于传统的CPU上的串行算法平均加速比达到128倍,可用于实时信号处理。     

嵌入式GPU滑动聚束SAR实时成像方法

针对SAR实时成像系统的传统计算平台实时性不足与功耗过高的问题,研究了一种基于嵌入式GPU的实现方法.为了充分利用嵌入式GPU中有限的内存资源,提出一种内存分割与重配置方案,采用页锁定内存和zero-copy技术,实现数传-计算并行化处理;为解决实时性问题,在算法并行计算环节,利用共享内存、寄存器等资源实现大规模数据并行.结果表明,在TX2上完成16 384×8 192点滑聚SAR成像处理时间为12.66 s,功耗为15 W.该优化方法也适用于其他模式的雷达处理算法,并可为未来嵌入式实时成像处理提供参考.     

SAR实时成像系统的快速定点仿真验证技术

SAR实时成像处理系统的定点化优化能够减小系统存储规模、提高系统运算速度,是降低系统功耗、减小系统规模、提高实时性的有效方法.本文以CS成像算法为例,分析并统计了算法的运算量,针对其核心运算--FFT进行了定点化优化,选择基-22FFT算法,设计了合理的定标策略.采用SystemC语言对整个SAR成像系统进行了系统级快速仿真和验证,真实模拟了FPGA系统的实现结果.对16 384×16 384大小的点阵数据和面目标数据采用24 bits的字长进行了成像仿真,仿真结果满足系统指标要求.      

基于SAR的遥感成像技术研究

合成孔径雷达能够同时提供距离和方位二维高分辨力图像,广泛应用于军事、国民经济等领域。分析了合成孔径雷达成像的基本原理,对其遥感成像的关键技术进行了深入研究,探讨了合成孔径雷达成像技术发展的趋势。     

斜视SAR带状成像算法的比较

对可用于斜视ＳＡＲ成像处理的算法，从它们的聚焦能力，处理大距离弯曲能力以及处理相关核空变特征的能力上，进行了研究，认为二维处理算法具有最全面的处理能力，但其成像的实时性最差；二维快速多项式变换处理算法（ＦＰＴ）同样具有全面的处理能力，但其成像的实时性较好；一维校正处理算法，具有较好的处理能力，其成像的实时性最好，而且能与正侧视成像算法相容合，有利于多模式ＳＡＲ成像。     

机载聚束式SAR的实时成像算法

聚束式SAR适用于小场景成像,目前聚束式SAR的成像算法有很多,基于实际系统中实时性的要求,可采用S-RD算法来完成对目标的成像．由于成像区域较小,距离徙动的影响较小,成像算法可分维处理．在距离维,采用去斜技术对回波进行处理,实现脉冲压缩;在方位维,用方位向匹配函数实现方位向聚焦,最后计算该算法的运算量．试验结果表明：该算法步骤简单,运算量小,可被应用于实际系统中完成对目标的实时成像．     

GPS辅助的FMCW SAR成像运动补偿

针对小型无人机装载FMCW SAR脉内运动误差较大的情况,提出GPS数据辅助的SAR成像运动补偿方法。运用新的补偿函数对全成像场景分步骤补偿航迹法平面运动误差,采用非均匀的离散傅里叶变换校正航迹前向速度误差,从而正确补偿三维方向的运动误差,实现一定分辨力要求下的成像。仿真证明了方法有效性。     

Ka频段车载SAR成像系统分析

相对于机载和星载平台,车载平台具有成本低廉,时间不受限等优点,并也可以验证SAR系统功能与性能,但车载平台也具有其自身的特点,因此本文针对Ka频段车载SAR成像系统进行了分析、仿真和验证。     

PCI Express总线的SAR回波数据实时记录系统

本文介绍了SAR回波实时记录系统中基于PCIExpress（以下简称PCIE）总线的数据传输卡的设计和实现。重点介绍PCIExpress总线的一种应用和基于PCIExpress总线的数据传输卡、PCIExpress卡驱动程序编写、实时接收和实时储存技术。结果表明：PCIE数据传输卡工作状态稳定,SAR回波数据实时记录系统的稳定传输速率为60MB／s,保证了数据传输的连续性和数据的完整性。     

电离层闪烁对GEO SAR成像的影响分析

研究电离层闪烁效应对GEO SAR成像的影响. 针对GEO SAR系统的特点,首先通过GEO SAR系统参数的仿真,分析电离层对于GEO SAR影响的特殊性,而后通过多相屏理论,仿真分析电离层闪烁产生的随机起伏现象对GEO SAR系统图像质量的影响,最后结合Monte Carlo仿真,给出了不同电离层起伏条件下GEO SAR直接合成孔径处理的最优积累时间. 分析结果表明:相同GEO SAR系统参数下,电离层闪烁起伏越大,合成时间越长,成像质量结果越差,甚至会出现无法聚焦的情况.      

超宽带SAR成像的快速BP算法

在后向投影（BP）算法的基础上,提出了一种快速后向投影（FBP）算法。以点目标和多点目标为例,将该算法应用于超宽带合成孔径雷达成像并与原始（BP）成像算法进行比较,仿真结果证明了该算法的快速性和有效性。     

基于SVM的CPU-GPU异构系统任务分配模型

为了改善异构系统的性能和效率,提出并实现了一个两阶段的任务分配模型.该模型对预分配给CPU和GPU的任务集进行多轮调整,以此最大程度地缩短程序的执行时间.首先,使用支持向量机进行任务预处理,支持向量机将任务分成CPU型和GPU型;然后,根据预处理结果以及处理器的特征和状态,并在对分配集合进行多轮调整后实施实际的任务分配.本模型在具体的异构系统中实现,使用多种基准程序进行检测.实验结果表明,对比其他任务分配算法,本文算法能够使性能获得平均43.54%的提升.     

Terrain imaging using a SAR system based on reflected GPS signals

This paper describes a 3D multi-static synthetic aperture radar (SAR) imaging system which utilises reflected GPS signals from moving objects on the Earth's surface. The principle of bi-static radar is used to model the reflected GPS signals. The movement of a visible GPS satellite serves as a base for a synthetic aperture over an observation time period. As an example, a MATLAB simulation has been carried out in order to detect the movement of imaged object sunder the assumption of one static GPS receiver with two targets which move with different speeds. The influence of the visible satellite'sposition and velocity on the spatial resolution of such a SAR system isdiscussed. Simulation results show that by measuring the cross-correlation of the reflected GPS signal from the terrain and objects on it,the detection of the objects can enjoy a good spatial resolution for thecase of moving objects and a moving GPS receiver. Furthermore, thespatial resolution is also related to the selection of visible GPS satelliteswith respect to their azimuths, elevations and velocities. This systemhas the following useful features: (a) no dedicated signal transmitter is required; (b) the GPS signal frequency is reused; (c) GPS operates round-the-clock and its signals cover the entire Earth's surface; (d) low power consumption; and (e) known GPS signal structure.     

基于SAR成像的复杂环境中目标识别

综合小面元剖分的数值方法和小面元内部的微扰近似,提出了数值双尺度粗糙面模型,用于模拟SAR分布目标散射.建立SAR分布目标回波信号模型,用于仿真SAR原始数据的产生,用距离多普勒(RD)算法进行成像.模拟计算了一个复杂地形中人工建筑识别的实例,最后采用灰度分割的识别算法进行识别仿真.     

基于自聚焦BP的圆周SAR运动补偿方法简

圆周SAR由于平台运动轨迹的复杂性,导致沿航迹向和切航迹向回波信号存在严重耦合,因此成像处理运动补偿问题尤为复杂。本文针对圆周SAR成像运动补偿问题,首先分析运动误差对成像质量的影响;然后利用自聚焦BP算法对运动误差进行补偿,并与传统BP算法性能进行对比,验证了自聚焦BP算法对圆周SAR运动补偿的有效性;最后利用自回归思想将自聚焦BP算法进行改进并扩展到圆周SAR三维成像中,通过仿真实验,对比传统BP算法结果,验证了该算法在三维成像中的优势。