分布式星载SAR回波仿真的并行化计算研究VIP免费

第18卷第8期系统仿真学报©Vol.18No.82006年8月JournalofSystemSimulationAug.,2006分布式星载SAR回波仿真的并行化计算研究王曦爽1,2，黄立胜1，王贞松1(1.中国科学院计算技术研究所,北京100080；2.中国科学院研究生院,北京100080)摘要：对分布式星载SAR系统地面回波仿真程序并行化算法进行了研究。重点介绍了分布式小卫星SAR系统多星协同工作的仿真策略、各并行节点任务的分配策略和并行节点间大量数据传输的策略。实验证明此并行化算法具有较高的加速性能，具有实际的应用前景。关键词：分布式星载合成孔径雷达；仿真系统；并行算法；地面目标回波数据中图分类号：TP311.1文献标识码：A文章编号：1004-731X(2006)08ResearchonParallelArithmeticofDistributeSpaceBorneSARGroundTargetSimulationWANGXi-shuang12,HUANGLi-sheng1,WANGZhen-song1(1.InstituteofComputingTechnology,ChineseAcadmicofScience,Beijing100080,China;2.GruduateSchoolofChineseAcademicofScience,Beijing100080,China)Abstract：TheparallelarithmeticofdistributespaceborneSARgroundtargetechodatasimulatingprocedurewasexamined.Thefollowingissueswereintroduced:themethodtosimulatethecooperatingworkingmodeofdistributespaceborneSARsystem,thepolicyofallottingtasksbetweenparallelcomputingnodes,andthepolicyoftransferringmassive-databetweencomputingnodes.Theexperimentprovesthattheparallelarithmetichashighspeed-upperformance.Keywords：distributespaceborneSAR;simulationsystem;parallelarithmetic;groundtargetechodata引言1建立小卫星分布式雷达仿真系统，对于研究小卫星分布式雷达系统的概念和理论具有重要的科研意义。而实现小卫星分布式雷达系统的仿真建模，首先需要对小卫星分布式星载SAR目标回波数据进行仿真。星载SAR的回波数据量巨大导致回波数据的仿真工作的计算量巨大，需要耗费大量仿真时间[1]。文献[1]提出了一种基于FFT的快速模拟算法生成回波，通过减少插值点的方法降低模拟的计算量，大大降低了仿真时间。但是该算法为了补偿由减少插值点带来的误差问题，提出了一种在插值时增加采样率的方法，这种方法无法生成的高精度的模拟数据。因此为了在较短的时间内得到高精度的回波仿真数据，还需要设计并行仿真系统，采用常规算法进行回波数据的仿真过程。我们选择曙光4000B并行处理机对分布式星载合成孔径雷达系统回波产生过程进行并行化仿真，并给出仿真结果。在实现并行化仿真计算SAR回波数据的研究中，要解决以下三个问题：一、分布式星载SAR一星发射微波，多星接收雷达回波过程和多星发射回波，多星接收回波的并行化计算实现策略；二、在仿真过程中，并行任务的分配策略；三、在仿真过程中，各并行计算节点之间数据的传递策略。1星载SAR回波仿真的原理在信号空间里，SAR信号经过解调后，假定为天线加权，为发射信号的包络，K是根据脉冲信号带宽和脉冲持续时间求得的线性调频率，是点目标的后向散射系数，合成孔径雷达的点目标扩散响应可写成为[2-3]1收稿日期：2005-06-22修回日期：2005-12-29作者简介：王曦爽(1977-),男,陕西人,博士生,研究方向为计算机系统结构设计及实时信号处理；黄立胜(1971-),男,广西人,研究方向为合成孔径雷达成像信号处理、成孔径雷达成像系统模拟；王贞松(1945-),男,上海人,研究员,博导,研究方向为数字信号处理、计算机通信。第18卷第8期Vol.18No.82006年8月系统仿真学报Aug.,2006(1)其中()是SAR天线相位中心(APC-AntennaPhaseCenter)的坐标，()是点目标的坐标,τ是距离向时间延迟，c是光速，λ是波长。为SAR天线相位中心与点目标之间距离，计算方法如下：(2)在实际过程中，大量被观测目标都是具有一定体积和形状的分布目标，例如飞机或者舰船等。在工程上，将整个军事目标的雷达散射面划分成若干小单元，每个单元可看成一个具有固定RCS的点目标，然后分别计算其散射系数和回波，并根据现有的结果和资料进行一定修正和计算[3]。然后叠加起来，得到分布目标的回波：(3)分布目标可以分解成为无数个点目标，而计算无限个点目标的回波是不...