基于gpu的機(jī)載sar成像算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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1、巧參觀於處圍碩±學(xué)位論文胃１基于ＧＰＵ的機(jī)載ＳＡＲ成像算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)Ｉ作挑Ｓ麵指導(dǎo)教師姓名、職稱邢孟道教授＿申請(qǐng)學(xué)位類別工學(xué)極圭Ｉ西安電子科技大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性（或創(chuàng)新性）聲明秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人巧導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加ｙ？標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容Ｗ外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研巧成果；也不包含為獲得西安電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料一。與我同Ｘ作的同事對(duì)本研巧所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明

2、確的說明并表示了謝意。一學(xué)位論文若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)切法律責(zé)任。＇＇‘ｌ＇本人豁名；Ｉ：日期＾皮ｈ蘇＇辟Ｊ西安電子科技大學(xué)關(guān)于論文便用授權(quán)的說明］本人完令了解西安電子科技大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，目：Ｉ研巧生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于西安電子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送巧論文的復(fù)印件，允許查閱、借閱論文；學(xué)?？桑坠颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。同時(shí)本人保證，結(jié)合學(xué)位論文研究成果完成的論、文發(fā)明專利等成果，署名單位為西安電子科技大學(xué)。保密的學(xué)位論文在年解密后適本書。＿用授權(quán)簽：：

3、本人名導(dǎo)師簽名．心‘如至苗１主興＞護(hù)日期：Ｈ期：學(xué)校代碼10701學(xué)號(hào)1302121129分類號(hào)TN95密級(jí)公開西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于GPU的機(jī)載SAR成像算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作者姓名：張銳一級(jí)學(xué)科：信息與通信工程二級(jí)學(xué)科：信號(hào)與信息處理學(xué)位類別：工學(xué)碩士指導(dǎo)教師姓名、職稱：邢孟道教授學(xué)院：電子工程學(xué)院提交日期：2015年12月AirborneSARImagingAlgorithmDesignandImplementationBasedonGPUAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentofthe

4、requirementsforthedegreeofMasterinSignalandInformationProcessingByZhangRuiSupervisor:XingMengdaoProfessorDecember2015摘要摘要隨著合成孔徑雷達(dá)的不斷發(fā)展，其在國(guó)防工業(yè)和民用領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。為了更加充分地發(fā)揮SAR全天時(shí)、全天候、遠(yuǎn)距離、高分辨率、廣域觀測(cè)的特點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)SAR的分辨率和測(cè)繪帶的要求不斷提高。機(jī)載寬波束高分辨率SAR是實(shí)現(xiàn)SAR高分辨率和寬測(cè)繪帶的一種方式。但是，機(jī)載寬波束高分辨率SAR的合成孔徑時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)據(jù)量和計(jì)算量較大，在傳統(tǒng)的基于CPU

5、的工作站或者服務(wù)器上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理會(huì)耗費(fèi)比較長(zhǎng)的時(shí)間，無法滿足實(shí)時(shí)性要求。通用計(jì)算圖形處理器（GPGPU）的出現(xiàn)，GPGPU為寬波束高分辨率SAR數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理提供了一種可行的途徑，通用計(jì)算GPU專為加速計(jì)算密集型的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，如今已經(jīng)發(fā)展成具有高度并行、多線程、多核心、超大帶寬、具有數(shù)百個(gè)計(jì)算單元的高性能處理平臺(tái)。本文首先介紹SAR成像的基本原理和通用計(jì)算GPU的硬件架構(gòu)，然后借助NVIDIA的統(tǒng)一計(jì)算架構(gòu)（CUDA）,采用通用計(jì)算GPU的對(duì)機(jī)載寬波束高分辨率SAR成像算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，并針對(duì)GPU的特點(diǎn)對(duì)算法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化加速，本文主要研究?jī)?nèi)容總結(jié)如下：1、針對(duì)傳統(tǒng)RMA算法在處理機(jī)

6、載寬波束SAR回波數(shù)據(jù)時(shí)頻譜利用率不高的問題，對(duì)傳統(tǒng)的RMA算法進(jìn)行了改進(jìn)，并采用一種對(duì)數(shù)據(jù)分段的方案使用GPU對(duì)算法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化。該方案解決了在GPU顯存不足以容納一景SAR數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)與內(nèi)存/顯存間數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)的并行化問題。并針對(duì)算法和GPU硬件的特點(diǎn)，使用共享內(nèi)存優(yōu)化技術(shù)和開啟多個(gè)CUDA流等方法對(duì)算法進(jìn)行了優(yōu)化，充分利用了GPU設(shè)備的計(jì)算資源。使用NVIDIAK40c顯卡對(duì)算法進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明相對(duì)于傳統(tǒng)的CPU，GPU能實(shí)現(xiàn)14倍左右的加速比。2、由于機(jī)載寬波束高分辨率SAR的合成孔徑時(shí)間長(zhǎng)，載機(jī)飛行軌跡不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致SAR圖像散焦和幾何失真，需要對(duì)回波

7、數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，傳統(tǒng)的基于全孔徑的成像處理算法難以滿足實(shí)時(shí)成像的要求，本文采用一種基于子孔徑的機(jī)載寬波束高分辨率SAR成像處理方法，并用GPU并行處理技術(shù)對(duì)該成像處理方法的耗時(shí)部分進(jìn)行優(yōu)化加速，采用并行歸約算法和合并內(nèi)存訪問的方法提高了算法執(zhí)行效率，然后使用MATLAB和CUDAC混合編程技術(shù)對(duì)算法的各個(gè)耗時(shí)模塊進(jìn)行實(shí)現(xiàn)并封裝成MEX文件，使得MATLAB可以直接調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)快速成像的要求。最后使用NVIDIAK40c顯卡對(duì)程序的性能進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法