基于集群的综合孔径辐射计并行算法研究

摘要

综合孔径辐射计使用一组小口径天线形成的稀疏天线阵列来代替大口径天线进行阵列接收，并采用干涉测量技术进行被动成像。由于其解决了天线口径问题，能够获得较高的空间分辨率，具有良好的应用前景。而综合孔径辐射计实际的硬件系统复杂，研发潜在风险大，利用计算机仿真技术，开发综合孔径辐射计仿真系统，对误差分析、算法验证等理论进行研究，推进综合孔径辐射计的理论发展。但是综合孔径辐射计仿真系统所处理的数据量巨大，面临着内存磁盘的限制以及仿真耗时长问题，阻碍了综合孔径辐射计仿真的发展，因此采用并行计算技术，研究综合孔径辐射计成像的并行算法，解决这些问题具有重要意义。
　　本文首先介绍综合孔径辐射计及其仿真的发展现状，并对并行计算进行了简要的概述，然后对实验室前期搭建分布式仿真系统(PD-MRDSS，Paralleland Distributed Microwave Radiation Detection Simulation System)进行了重点分析，包括模块的划分、各模块所处理的数据量、各模块的粒度划分方法及各模块任务粒度的复杂度以及任务调度算法，得出限制综合孔径辐射计仿真系统继续发展的地方。本文在对仿真系统各模块的内在并行特征进行了深入研究后，提出了新的并行解决方案，重新对综合孔径辐射计成像的并行算法进行设计，涵盖了各模块并行任务划分方法、分布式存储和节点间的任务调度策略。最后在小型的分布式平台上进行了不同场景和不同规模的仿真测试，仿真实验结果均证明本文所设计的并行算法的正确性，并突破了内存磁盘的限制，有效的解决了计算复杂和数据量大的问题，具有良好的应用前景。

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第一章 绪论

1.1 综合孔径辐射计及仿真发展现状

1.2并行计算概述

1.3研究背景及意义

1.4本文组织结构安排

第二章 综合孔径辐射计仿真系统

2.1 综合孔径辐射计成像基本原理

2.2 综合孔径辐射计仿真系统

2.3本章小结

第三章 综合孔径辐射计仿真任务划分

3.1子模块并行处理可行性分析

3.2子模块任务划分和粒度分析

3.3本章小结

第四章 综合孔径辐射计仿真并行算法设计

4.1并行算法设计

4.2分布式存储设计

4.3系统仿真调度流程

4.4本章小结

第五章 分布式仿真平台测试

5.1仿真结果及分析

5.2仿真耗时对比分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献