基于HLA的机载SAR分布式仿真技术研究

论文摘要

合成孔径雷达(SAR:Synthetic Aperture Radar)仿真系统的建立将为SAR的系统设计、性能分析及系统的优化提供重要的手段和工具。同时,由于基于高层体系结构(HLA:High Level Architecture)的分布式仿真系统具有良好的互操作性、可重用性、灵活性、可扩充性和协同性。因此利用HLA技术框架来建立SAR仿真系统对SAR技术的研究和设备的研制具有重大意义。本论文对基于HLA的机载SAR分布式仿真技术进行了深入的研究,作者参与了仿真系统总体框架的设计,设计实现了仿真联邦中的数据整理和信号处理联邦成员。主要研究内容为:1.研究了SAR成像的基本原理,建立了正侧视下条带测绘机载SAR的成像模型,从机载SAR信号处理角度分析了成像处理的基本原理。2.分析了HLA的主要内容和基本概念,包括与本仿真系统设计密切相关的联邦运行支撑环境RTI、对象模型模板OMT、FEDEP模型及本系统使用到的服务,其中重点阐述了FEDEP模型的每个实现阶段包含的主要工作。3.以FEDEP模型为指导,详细而系统地分析了基于HLA的机载SAR分布式系统仿真软件的开发流程,其中重点介绍了数据交互的网络传输层的设计。4.分析了数据整理及信号处理机联邦成员的开发过程,并详细的说明了对于其中设计难点的解决方案,如成像算法的封装、对大数据量的内存管理、利用线程池实现高效的多线程算法,最后给出了单元测试的方案及结果。5.通过对联邦执行进行测试和对仿真结果进行分析,验证了整个系统的设计与实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 分布式仿真发展简介
• 1.1.1 分布交互仿真技术的发展
• 1.1.2 高层体系结构
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 合成孔径雷达研究状况
• 1.2.2 成像算法研究状况
• 1.2.3 合成孔径雷达仿真系统研究状况
• 1.3 论文的章节组织
• 第二章 合成孔径雷达成像原理及成像算法
• 2.1 合成孔径雷达高分辨力原理
• 2.1.1 距离向分辨力
• 2.1.2 回波信号的多普勒历史
• 2.1.3 方位向分辨力
• 2.2 合成孔径雷达的成像模型
• 2.3 距离－多普勒算法
• 2.4 本章小结
• 第三章 高层体系结构HLA 介绍
• 3.1 HLA 基本概念
• 3.1.1 HLA 的组成
• 3.1.2 HLA 的基本思想
• 3.2 HLA 规则
• 3.3 HLA 接口规范
• 3.3.1 联邦管理
• 3.3.2 声明管理
• 3.3.3 对象管理
• 3.4 对象模型模板OMT
• 3.5 联邦运行支撑环境RTI
• 3.6 联邦开发和执行过程模型FEDEP
• 3.7 本章小结
• 第四章 基于HLA 的机载SAR 仿真系统总体框架的设计
• 4.1 机载SAR 仿真系统的联邦目标
• 4.2 机载SAR 仿真系统的联邦概念模型
• 4.3 设计机载SAR 仿真系统联邦
• 4.3.1 机载SAR 仿真系统框架介绍
• 4.3.2 利用消息驱动机制实现同步
• 4.3.3 机载SAR 仿真系统运行流程
• 4.4 开发机载SAR 仿真系统联邦
• 4.4.1 节点分层
• 4.4.2 交互数据的确定
• 4.4.3 网络传输层的设计
• 4.5 测试机载SAR 仿真系统联邦
• 4.6 本章小结
• 第五章 联邦成员的开发
• 5.1 引言
• 5.2 多线程设计简介及并行算法设计原则
• 5.3 基于多线程的数据整理的设计
• 5.3.1 距离压缩的封装
• 5.3.2 距离徙动校正的封装
• 5.3.3 内存容器的封装
• 5.4 基于多线程的信号处理机的设计
• 5.4.1 方位压缩的封装
• 5.4.2 内存容器的封装
• 5.5 数据整理和信号处理机仿真计算层测试
• 5.5.1 单元测试
• 5.5.2 异常测试
• 5.5.3 功能测试
• 5.5.4 多线程测试
• 5.6 本章小结
• 第六章 仿真系统测试及仿真结果分析
• 6.1 仿真软件系统的运行环境
• 6.2 仿真结果
• 6.3 本章小结
• 第七章 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果