● 摘要
合成孔径雷达(SAR)回波信号仿真是SAR系统仿真的重要内容。回波信号仿真数据可用于SAR系统性能的检验，还可用于测试和评价SAR成像处理模型的性能。由于逼真的SAR回波信号仿真计算量十分巨大，特别是星载SAR，提高SAR回波信号仿真的效率显得十分重要。在精确描述星载SAR地球模型、卫星轨道模型、场景模型、回波模型和坐标关系的基础上，对星载SAR回波信号仿真原理进行了分析，研究了经典的时域回波模拟算法和快速频域模拟算法，并比较了二者在计算量上的差异。基于SAR工作原理讨论了SAR回波信号仿真的并行化处理方法，即时间拼接法和场景叠加法，并详细分析了并行仿真的流程以及影响其性能的关键因素。由于负载平衡性对并行仿真性能有着重要影响，针对SAR回波信号并行仿真，专门研究了两类负载平衡技术，即静态负载平衡技术和动态负载平衡技术。通过对比二者的优缺点，提出了兼顾加速性能和并行性能的静态多次平衡策略，为高效进行SAR回波信号的并行仿真提供了一条行之有效的途径。在此基础上，利用机群并行计算和Socket网络编程，实现了星载SAR回波信号的并行仿真。通过对单机仿真回波数据和并行仿真回波数据分别进行CS算法成像处理，验证了并行处理方法的有效性，并通过仿真实验结果分析了并行仿真的加速性能。由于星载SAR和机载SAR基本工作原理的一致性，本文所采用的并行化处理方法与负载平衡技术，对于星载SAR和机载SAR的回波信号并行仿真均适用。