一种子孔径ωK聚束SAR成像算法的GPU实现

2021-04-15陈家瑞

舰船电子对抗 2021年1期

关键词：融合

司军，陈家瑞

(中国船舶重工集团公司第七二三研究所,江苏扬州 225101)

0 引言

合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率成像雷达，相比光学和红外遥感成像，其全天时、全天候和透射性强等特点在军用和民用领域发挥着重要作用[1]。随着SAR成像技术的不断发展，对分辨率提出了更高的要求，因此SAR回波数据量更大，成像算法更复杂，传统基于CPU的处理已经无法满足成像需求。

近几年，图形处理器(GPU)发展迅速，其拥有强大的浮点计算能力和很宽的存储器带宽，为大规模SAR数据处理与分析提供了新的运算平台。2007年，计算通用设备架构(CUDA)发布。CUDA的出现为充分利用GPU的强大性能提供了条件。CUDA对图形硬件单元和应用程序编程接口(API)进行了封装[2]，开发人员不需要太过关注图形学硬件和编程接口，只需在掌握了GPU架构和并行算法的基础上使用类C语言进行开发，这大大简化了编程过程。SAR成像处理的步骤主要包括快速傅里叶变换(FFT)/逆快速傅里叶变化(IFFT)、复数相乘和插值等，都具有高度并行性，因此可以利用GPU强大的并行处理能力来实现算法的加速。当前支持 CUDA 技术的GPU 产品的显存一般不超过6 GB，尚不能对大场景SAR数据进行一次性处理，因此需要对其进行分块操作[3]。

本文以Omega-K算法为基础，通过研究聚束模式SAR成像特点，提出了一种针对GPU加速处理的子孔径成像处理方案。该方案将全孔径划分成若干个子孔径，然后在GPU上分别成像，最后将子图像相干融合以获得高分辨率图像。