机载合成孔径雷达海洋场景仿真系统设计与可视化实现

作     者：李文亭 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王军锋

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：海洋场景 机载SAR 可视化仿真 OpenGL GPU 

摘      要：近年来,计算机仿真技术已经成为合成孔径雷达系统设计、运行与应用中非常重要的技术手段。例如,利用合成孔径雷达仿真得到海平面场景的SAR图像可以用来进行多项海洋研究与探测。而科学计算可视化技术将计算机科学计算与计算机图形学可视化结合起来,可以将科学与工程计算中产生的大规模数据转换成图形、图像,以直观的形式表示出来,使人们更直接的观察评估科学计算的过程和结果,达到所见即所得的效果。 传统的SAR仿真及成像处理主要是基于科学计算软件的大量数学运算,本文在研究随机海浪理论和海洋三维建模的基础上,深入分析了机载SAR海洋场景的探测机理,设计并编程实现了一个机载SAR海洋场景的可视化仿真系统。本文详细研究了该系统的系统架构、工作流程、各个功能模块的设计思想和相关算法。仿真系统基于C/S架构,客户端基于OpenGL渲染场景,主要包括动态海洋场景绘制、飞机三维模型导入、机载SAR扫描过程模拟、网络通信、SAR回波成像显示、动画录制等模块,可以适应多种工作模式和多种仿真条件,用户可以自定义参数和路径,并选择多种视角观察仿真全过程。服务器端主要负责生成海面高程矩阵和基于GPU的并行计算海洋的SAR仿真回波。系统的运行及仿真结果表明,本系统可以较为逼真的实现机载SAR海洋场景的可视化。