基于GPU的机载SAR精细成像应用系统
发布时间：2021-11-08 09:32
目前,机载合成孔径雷达(SAR)成像已达到亚米级分辨率,在精细处理中回波数据量和信号计算量庞大。传统依赖单/多核CPU的方式很难满足成像高效性的要求,亟需引入高性能计算平台实现快速高分辨成像。GPU由数以千计小而高效的硬件核心组成,擅长处理大量并发和轻量级线程,在执行大规模并行实验时表现卓越。而SAR成像算法往往展现出信号级并发性,这给应用GPU实现算法的加速提供了可行性条件,由此GPU上SAR成像处理技术应运而生。针对机载SAR并行化成像,研究了CPU+GPU异构平台上成像雷达并行加速技术、雷达界面显示技术,综合二者设计了基于GPU的机载SAR精细成像应用系统。论文主要完成的工作有:研究了线调频变标(CS)算法及结合运动补偿的CS精细成像算法,以惯导补偿、多普勒中心估计、距离徙动矫正、多普勒调频率估计、全孔径成像的功能段顺序分析其信号级并发性。研究了CPU+GPU异构并行开发技术,设计了基于GPU的雷达成像算法并行化实现方法,并仿真完成CUDA C编程实验。而后重点讨论GPU上多普勒调频率估计的并行化实现方法,同时结合Nsight/Profiler软件的性能测试结果,给出提升延迟隐藏...
【文章来源】： 西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 课题背景、目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文研究内容和组织结构
第二章 机载SAR精细成像算法
2.1 线调频变标（CS）算法
2.2 结合运动补偿的CS算法
2.3 本章小结
第三章 机载SAR精细成像并行化
3.1 计算设备初始化
3.2 惯导补偿并行化
3.3 多普勒中心估计并行化
3.4 距离徙动校正并行化
3.5 多普勒调频率估计并行化
3.6 全孔径成像并行化
3.7 本章小结
第四章 多普勒调频率估计并行化分析
4.1 多普勒调频率估计算法
4.1.1 MD粗估计法
4.1.2 最大对比度精估计法
4.2 方位向去直流-能量值排序
4.2.1 kernelremoveDC核函数设计
4.2.2 kernelremoveDC核函数性能分析
4.2.3 kernelremoveDC核函数性能优化
4.3 相位补偿+方位FFT功能段
4.3.1 相位补偿+方位FFT功能段核函数设计
4.3.2 相位补偿+方位FFT功能段性能分析
4.3.3 相位补偿+方位FFT功能段性能优化
4.4 本章小节
第五章 机载SAR精细成像软件
5.1 控制按钮模块
5.1.1 菜单栏选择按钮
5.1.2 控制GPU起始计算按钮
5.1.3 输入参数文本框
5.2 参数显示模块
5.2.1 雷达参数表格
5.2.2 载机参数显示标签
5.3 GPU计算情况显示模块
5.3.1 底部状态栏
5.3.2 顶部状态栏
5.4 图像显示模块
5.5 本章小结
第六章 工作总结与展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新的机载圆轨条带SAR成像方法 [J]. 余慧. 现代雷达. 2018(04)
[2]面向存储层次设计优化的GPU程序性能分析 [J]. 唐滔,彭林,黄春,杨灿群. 计算机科学. 2017(12)
[3]CPU-GPU融合架构上的缓存性能分析与优化 [J]. 孙传伟,安虹,孙荪,陈俊仕. 计算机工程与应用. 2017(02)
[4]超高分辨率机载SAR成像算法及其GPU实现 [J]. 田宵骏,梁媚蓉,毛新华. 南京航空航天大学学报. 2015(03)
[5]基于GPU的并行计算性能分析模型 [J]. 王卓薇,程良伦,赵武清. 计算机科学. 2014(01)
[6]基于NVIDIA GPU的机载SAR实时成像处理算法CUDA设计与实现 [J]. 孟大地,胡玉新,石涛,孙蕊,李晓波. 雷达学报. 2013(04)
[7]基于用户界面中向导的设计原则研究 [J]. 尉玉龙,谭浩,赵江洪,胡魏魏. 包装工程. 2013(16)
[8]基于最小熵的斜视SAR多普勒调频率估计 [J]. 肖靖,胡学成,章宏,陈知明. 现代雷达. 2013(01)
[9]异构多核处理器体系结构设计研究 [J]. 陈芳园,张冬松,王志英. 计算机工程与科学. 2011(12)
[10]一种用于条带模式SAR成像的自聚焦算法 [J]. 蒋锐,朱岱寅,朱兆达. 航空学报. 2010(12)
博士论文
[1]机/星载宽幅SAR成像算法研究[D]. 杨军.西安电子科技大学 2014
[2]机载SAR实时成像处理算法的研究[D]. 张新.中国科学院研究生院（电子学研究所） 2006
[3]基于实测数据的雷达成像方法研究[D]. 邢孟道.西安电子科技大学 2002
硕士论文
[1]GPU上基本图像处理算法性能优化关键技术研究[D]. 范梦然.中国科学院大学(中国科学院工程管理与信息技术学院) 2017
[2]高分辨率机载SAR成像及GPU实现[D]. 聊蕾.南京航空航天大学 2017
[3]超高分辨率机载SAR成像算法及其GPU实现[D]. 田宵骏.南京航空航天大学 2016
[4]基于CUDA GPU平台的脉冲多普勒雷达信号模拟软件[D]. 王子潇.北京理工大学 2016
[5]面向异构多核系统的并行计算模型和调度算法研究[D]. 李筱.湖南大学 2012
[6]基于CPU-GPU异构平台的性能优化及多核并行编程模型的研究[D]. 陈波.中国科学技术大学 2011
[7]机载SAR成像技术研究[D]. 袁红峰.西安电子科技大学 2009
[8]高分辨力机载SAR成像处理研究[D]. 闵锐.电子科技大学 2003
本文编号：3483469
【文章来源】： 西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 课题背景、目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文研究内容和组织结构
第二章 机载SAR精细成像算法
2.1 线调频变标（CS）算法
2.2 结合运动补偿的CS算法
2.3 本章小结
第三章 机载SAR精细成像并行化
3.1 计算设备初始化
3.2 惯导补偿并行化
3.3 多普勒中心估计并行化
3.4 距离徙动校正并行化
3.5 多普勒调频率估计并行化
3.6 全孔径成像并行化
3.7 本章小结
第四章 多普勒调频率估计并行化分析
4.1 多普勒调频率估计算法
4.1.1 MD粗估计法
4.1.2 最大对比度精估计法
4.2 方位向去直流-能量值排序
4.2.1 kernelremoveDC核函数设计
4.2.2 kernelremoveDC核函数性能分析
4.2.3 kernelremoveDC核函数性能优化
4.3 相位补偿+方位FFT功能段
4.3.1 相位补偿+方位FFT功能段核函数设计
4.3.2 相位补偿+方位FFT功能段性能分析
4.3.3 相位补偿+方位FFT功能段性能优化
4.4 本章小节
第五章 机载SAR精细成像软件
5.1 控制按钮模块
5.1.1 菜单栏选择按钮
5.1.2 控制GPU起始计算按钮
5.1.3 输入参数文本框
5.2 参数显示模块
5.2.1 雷达参数表格
5.2.2 载机参数显示标签
5.3 GPU计算情况显示模块
5.3.1 底部状态栏
5.3.2 顶部状态栏
5.4 图像显示模块
5.5 本章小结
第六章 工作总结与展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新的机载圆轨条带SAR成像方法 [J]. 余慧. 现代雷达. 2018(04)
[2]面向存储层次设计优化的GPU程序性能分析 [J]. 唐滔,彭林,黄春,杨灿群. 计算机科学. 2017(12)
[3]CPU-GPU融合架构上的缓存性能分析与优化 [J]. 孙传伟,安虹,孙荪,陈俊仕. 计算机工程与应用. 2017(02)
[4]超高分辨率机载SAR成像算法及其GPU实现 [J]. 田宵骏,梁媚蓉,毛新华. 南京航空航天大学学报. 2015(03)
[5]基于GPU的并行计算性能分析模型 [J]. 王卓薇,程良伦,赵武清. 计算机科学. 2014(01)
[6]基于NVIDIA GPU的机载SAR实时成像处理算法CUDA设计与实现 [J]. 孟大地,胡玉新,石涛,孙蕊,李晓波. 雷达学报. 2013(04)
[7]基于用户界面中向导的设计原则研究 [J]. 尉玉龙,谭浩,赵江洪,胡魏魏. 包装工程. 2013(16)
[8]基于最小熵的斜视SAR多普勒调频率估计 [J]. 肖靖,胡学成,章宏,陈知明. 现代雷达. 2013(01)
[9]异构多核处理器体系结构设计研究 [J]. 陈芳园,张冬松,王志英. 计算机工程与科学. 2011(12)
[10]一种用于条带模式SAR成像的自聚焦算法 [J]. 蒋锐,朱岱寅,朱兆达. 航空学报. 2010(12)
博士论文
[1]机/星载宽幅SAR成像算法研究[D]. 杨军.西安电子科技大学 2014
[2]机载SAR实时成像处理算法的研究[D]. 张新.中国科学院研究生院（电子学研究所） 2006
[3]基于实测数据的雷达成像方法研究[D]. 邢孟道.西安电子科技大学 2002
硕士论文
[1]GPU上基本图像处理算法性能优化关键技术研究[D]. 范梦然.中国科学院大学(中国科学院工程管理与信息技术学院) 2017
[2]高分辨率机载SAR成像及GPU实现[D]. 聊蕾.南京航空航天大学 2017
[3]超高分辨率机载SAR成像算法及其GPU实现[D]. 田宵骏.南京航空航天大学 2016
[4]基于CUDA GPU平台的脉冲多普勒雷达信号模拟软件[D]. 王子潇.北京理工大学 2016
[5]面向异构多核系统的并行计算模型和调度算法研究[D]. 李筱.湖南大学 2012
[6]基于CPU-GPU异构平台的性能优化及多核并行编程模型的研究[D]. 陈波.中国科学技术大学 2011
[7]机载SAR成像技术研究[D]. 袁红峰.西安电子科技大学 2009
[8]高分辨力机载SAR成像处理研究[D]. 闵锐.电子科技大学 2003
本文编号：3483469
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