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UDP在合成孔径雷达分布式仿真中的应用研究

作　者: 陈春红
导　师: 李军显
学　校: 河南科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 合成孔径雷达回波模拟用户数据报协议分布式仿真
分类号: TN958
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar ,SAR)是一种安装在运动载体上的高分辨率成像雷达,它采用脉冲压缩技术实现了距离向高分辨,采用“合成孔径”原理得到方位向高分辨率,在军事和民用领域发挥着重要作用。高分辨和实时性是SAR成像技术发展的主要趋势,一幅SAR图像需要处理海量的原始回波信号数据,为达到实时和高分辨成像的要求,一般采用多个处理器进行分布式仿真。高层次的分布式仿真体系(High Level Architecture ,HLA)具有良好的可重用性、可扩充性、协同性和互操作性,使其成为构建SAR回波数据实时成像处理的重要平台。本文构建了SAR点目标回波模型,基于距离-多普勒成像算法分析了SAR回波数据的海量处理需求。研究了HLA数据通信中主要承担着联邦运行支撑环境(Run-Time infrastructure ,RTI)的数据传输方面存在的实时性问题,提出了解决问题的设计方案:SAR回波海量数据通过RTI进行数据的公布和订购,基于用户数据报(User Datagram Protocol,UDP)协议完成网络数据传输,表征性数据通过RTI传输;针对UDP传输的不可靠问题,通过控制信息流发送、确认校验、时钟同步等技术实现了回波数据的实时、可靠传输,提高数据传输的效率。论文在Matlab环境下建立了SAR回波模型,分析了SAR回波数据的海量处理需求;在VC环境下构建了SAR海量数据传输、处理环境,通过对传输可靠性、实时性分析,验证了基于UDP改进报文传输协议设计的有效性,能够满足SAR回波分布式实时成像的要求,研究结果对分布式实时系统具有一定的参考价值和实用价值。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第1章绪论  8-14
  1.1 SAR 简介  8-9
  1.2 分布式仿真简介  9-11
    1.2.1 DIS 体系结构  9-10
    1.2.2 HLA 体系结构  10
    1.2.3 主要问题分析  10-11
  1.3 网络通信协议  11-12
  1.4 论文章节结构  12-14
第2章合成孔径雷达回波模型  14-24
  2.1 基本理论  14-17
    2.1.1 合成孔径原理  14-15
    2.1.2 线性调频信号  15
    2.1.3 线性调频脉冲的频谱  15-17
    2.1.4 匹配滤波技术  17
  2.2 SAR 回波模型  17-19
    2.2.1 点目标模型  18-19
    2.2.2 扩展面目标模型  19
  2.3 距离多普勒算法  19-23
    2.3.1 距离压缩  19-20
    2.3.2 距离徙动校正  20-21
    2.3.3 方位压缩  21
    2.3.4 算法流程  21-22
    2.3.5 数据量估计  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章 Winsock 及网络通信协议  24-40
  3.1 Winsock 基本概念  24-27
    3.1.1 Socket 套接字  24-25
    3.1.2 C/S 模式  25-26
    3.1.3 端口  26-27
  3.2 Socket 网络编程基础  27-31
    3.2.1 Socket 函数  27-29
    3.2.2 Socket 的使用  29-31
  3.3 TCP 传输协议  31-34
    3.3.1 TCP 报文格式  31-32
    3.3.2 流量与拥塞控制  32
    3.3.3 重传机制  32
    3.3.4 传输的连接管理  32-34
  3.4 UDP 传输协议  34-35
    3.4.1 UDP 报文格式  34-35
    3.4.2 UDP 协议传输  35
  3.5 传输协议分析  35-39
  3.6 本章小结  39-40
第4章分布式通信系统设计  40-58
  4.1 SAR 分布式仿真分析  40-42
    4.1.1 任务调度策略  40-41
    4.1.2 调度算法的选取原则  41
    4.1.3 调度算法的设计  41-42
  4.2 基于HLA 的数据传输  42-44
    4.2.1 RTI 简介  42-43
    4.2.2 数据传输需求分析  43-44
    4.2.3 RTI 数据传输过程  44
  4.3 基于UDP 通信系统开发  44-47
    4.3.1 报文结构  44-45
    4.3.2 报文信息  45-47
    4.3.3 通信系统设计  47
  4.4 UDP 协议可靠性改进  47-52
    4.4.1 拥塞控制  48
    4.4.2 收发确认  48
    4.4.3 数据效验  48-49
    4.4.4 协议实现  49-51
    4.4.5 RUDP 收发流程  51-52
  4.5 时钟同步  52-57
    4.5.1 计算机时钟  53-55
    4.5.2 时钟同步原理  55-56
    4.5.3 时钟同步  56-57
  4.6 本章小结  57-58
第5章实验及结果分析  58-67
  5.1 SAR 回波数据模拟  58-61
    5.1.1 仿真参数设置  58
    5.1.2 Matlab 仿真环境实现  58-59
    5.1.3 回波仿真结果分析  59-61
  5.2 UDP 改进对比分析  61-66
    5.2.1 控制信息流发送分析  62-63
    5.2.2 数据传输功能测试  63-64
    5.2.3 确认机制分析  64-66
  5.3 本章小结  66-67
第6章结论  67-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
攻读硕士学位期间的研究成果  73

UDP在合成孔径雷达分布式仿真中的应用研究

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