基于HLA的星载SAR分布式仿真技术研究

论文摘要

星载合成孔径雷达（Spaceborne Synthetic Aperture Radar）在军事和民用领域都有广泛的应用,对其的研究具有重要的现实意义。本文使用计算机仿真为复杂的星载SAR系统研究开辟了一条捷径,通过先进的计算机仿真技术,可以建立星载SAR的仿真平台,为星载SAR的研制和性能评估提供有效的手段。基于高层次体系架构（HLA:High Level Architecture）的分布式仿真系统具有良好的互操作性、可重用性和可扩充性,本文在深入研究星载SAR工作原理的基础上,基于HLA技术将星载SAR系统的各个部分合理的分配成不同的成员,并规范了成员之间数据交互的方式,真实的模拟出星载SAR系统。本文从理论研究入手,以软件开发流程为主线,详细的介绍了仿真系统模型和主要成员的开发设计,主要研究内容如下:一、研究了SAR的成像原理和星载SAR的距离-多普勒成像算法,分析了卫星平台运动状态的计算方法,研究了HLA体系结构和联邦开发的基本过程,为仿真系统的开发提供设计依据。二、基于面向对象设计方法（Object-Oriented Design）采用分层设计的思想开发出星载SAR分布式仿真系统中的卫星平台、数据整理和信号处理联邦成员。三、针对多核处理器提出了距离迁移校正和方位压缩的多线程算法解决方案,提高了距离-多普勒算法的仿真运算速度。四、对基于HLA的星载SAR分布式仿真系统的平台、数据整理和信号处理成员进行了算法和单元测试,并运行测试了整个星载SAR分布式仿真系统,验证了系统的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 星载合成孔径雷达的发展历史与研究现状
• 1.2 分布式计算机仿真技术的历史与研究现状
• 1.3 合成孔径雷达仿真系统的研究现状
• 1.4 论文的研究意义与组织安排
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 组织安排
• 第二章 合成孔径雷达原理
• 2.1 合成孔径雷达高分辨机理
• 2.1.1 线性调频信号的脉冲压缩
• 2.1.2 距离分辨率与方位分辨率
• 2.2 合成孔径雷达成像模型
• 2.2.1 合成孔径雷达成像处理模型
• 2.2.2 距离迁移效应
• 2.2.3 多普勒参数计算
• 2.3 卫星轨道模型
• 2.3.1 轨道近似方程
• 2.3.2 卫星轨道要素
• 2.3.3 空间坐标系与转换
• 2.3.4 卫星轨道参数与相关运算
• 2.3.5 星载SAR 的地面覆盖区域
• 2.4 星载合成孔径雷达成像算法
• 2.4.1 星载SAR 的多普勒效应
• 2.4.2 距离-多普勒算法
• 2.5 本章小结
• 第三章 HLA 分布式仿真体系简介
• 3.1 HLA 体系结构
• 3.2 HLA 规则
• 3.2.1 联邦规则
• 3.2.2 成员规则
• 3.3 HLA 对象模板模型
• 3.3.1 OMT 的分类
• 3.3.2 OMT 的组成
• 3.3.3 HLA 的对象模型同面向对象设计模型的区别
• 3.4 HLA 接口规范
• 3.4.1 联邦管理
• 3.4.2 声明管理
• 3.4.3 对象管理
• 3.4.4 所有权管理
• 3.5 联邦开发与执行过程模型
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于HLA 的星载SAR 分布式仿真系统
• 4.1 星载SAR 分布式仿真系统模型
• 4.1.1 仿真系统框架
• 4.1.2 仿真系统的工作流程
• 4.1.3 联邦成员数据传递方式
• 4.2 仿真系统各联邦成员设计
• 4.2.1 联邦成员结构
• 4.2.2 网络层设计
• 4.2.3 主控成员
• 4.2.4 平台成员
• 4.2.5 发射回波成员
• 4.2.6 接收成员
• 4.2.7 数据整理成员
• 4.2.8 信号处理成员
• 4.3 本章小结
• 第五章 仿真算法的多线程实现
• 5.1 多线程程序设计
• 5.1.1 应用程序分解
• 5.1.2 线程同步
• 5.2 基于多核处理器的多线程程序
• 5.3 星载SAR 成像处理算法的多线程实现
• 5.3.1 数据整理成员的多线程程序设计
• 5.3.2 信号处理成员的多线程程序设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统仿真结果
• 6.1 系统测试
• 6.2 联邦成员测试
• 6.2.1 平台成员测试
• 6.2.2 数据整理成员和信号处理成员测试
• 6.3 星载SAR 分布式仿真系统测试
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文工作的总结
• 7.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果