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1、脉冲多普勒雷达动目标显示的仿真研究1、相关定义1.1、雷达杂波基本概念雷达的基本任务是从接收到的回波中对目标探测和定位,而回波中既有我们感兴趣的目标回波,也有不感兴趣的回波和信号,主要包括天地和接收机热噪声,地面、建筑物、雨、冰雪、鸟群和海面等散射产生的杂波及各种有意施放、无意产生的有源、无源干扰等。雷达杂波泛指除了某种特定人群所感兴趣的目标外一切散射体与雷达发射信号发生作用后的雷达回波。由于不同应用时,雷达目标探测环境差异较大,这使得杂波表现出的特性非常复杂。按照运动状态的不同可分为静止杂波和运动杂波;按照散射源的不同可由地表、海浪和气象等类型杂波组成;按照幅
2、度分布模型的不同可分为瑞利、对数正态、韦布尔、k分布等杂波;按照功率谱分布模型的不同可分为高斯型杂波、柯西型杂波、全极点型杂波等[38]。1.2、几个重要的概念经随机粗糙面散射的光场随时间和空间随机变化,和粗糙面统计描述一样,用于描述随机场起伏特性的量有方差、相关函数、功率谱、概率密度函数和高阶谱等。另外,还有其它一些重要的量。设u(r,t)为位置r和时间t的随机函数,可以将u写成平均场u和起伏场uf的和u(r,t)=u(r,t)+uf(r,t)(4.1)平均场u也称相干场,起伏场uf也称非相干场。uf=0(4.2)强度I也可以写成平均强度I和起伏强度If的和I
3、=u2=I+If(4.3)将平均强度I展开,并由(4.2)式得42目标激光雷达三维距离成像仿真及影响因素分析2222ffciIuuuuuII==+=+=+(4.4)其中第一项Ic为相干场的模方,也称相干强度。第二项Ii为起伏场模方的均值,也称非相干强度。所以非相干强度和起伏强度是两个不同的概念。前面章节所述BRDF写成相干散射和非相干散射分量之和中的”相干”,是指相干强度和非相干强度。r1和t1处的场与r2和t2处的场的相关函数为Γ(r1,t1;r2,t2)=u(r1,t1)u*(r2,t2)(4.5)可进一步写成Γ=Γc+Γf(4.6)Γc=u(r1,t1)u
4、*(r2,t2)(4.7)Γf=uf(r1,t1)u*f(r2,t2)(4.8)t1=t2时,得到互强度J(r1,r2)。强度相关函数I1I2=u1u1*u2u2*(4.9)强度的方差为()22222IfIIIIIσ=?==?(4.10)其中I2=u4=u2u*2。1.3、GPU概念5.1.1GPU简介5.1.1GPU简介早期的图形加速设备仅能够在固定模式下进行变换与光照(T&L)处理、图元裁减与光栅化等操作。1999年NvDIA公司提出了可编程图形处理器(GP切的概念,2001年以NVDIA公司GeForce3为代表的第三代可编程图形处理器的问世,使开发人员能
5、够通过向写入指令改变GPU对顶点与图元的处理模式。2003年问世的GeForc。Fx系列又引入了片段可编程处理,形成了完整的可编程处理模式。GPU的可编程性带来的直接益处是普通计算机平台可以通过特定的渲染算法实时获得电影品质的图像画面。与传统图形芯片的工作模式相比,可编程GPU最显著的特征是引入了顶点与片断两个可编程处理器。其中可编程顶点处理器涵盖了常规的图元变换与剪裁操作,而可编程片断处理器涵盖了常规定点光照纹理映射等操作。通过写入特定的汇编指令可以改变处理器的工作方法,实现特殊的变换与着色运算。与CPU运算可以任意访问主存不同,两个可编程单元工作时只能读写当
6、前处理的顶点或片断对应的颜色、向量、深度、纹理坐标等信息,此外还可以以只读方式访问少量外部参数及纹理数据。一些厂商专用的指令支持将可编程处理器的处理结果直接写入纹理,节省了数据复制的时间。在cg(C零即hiolangi坦ge)高级顶点编程语言中可以调用部分高级数学运算及纹理插值指令,这些指令得到GPU加速以浮点或半浮点精度进行计算。在Cg语言中的程序分为顶点处理程序与片断处理程序两类,分别对应两个可编程处理器,顶点处理程序负责顶点级渲染,程序针对每个输入顶点,可以改变顶点的位置、颜色、纹理坐标信息,修改后的信息通过图元装配与栅格化后交给负责片断渲染的片断处理程序
7、,片断处理程序针对每个像素,确定每个像素最终输出的颜色,其在计算过程中可以查阅由GPU生成第37页国防科学技术大学研究生院硕士学位论文的片断空间方位及颜色纹理等信息。GPU通过并行多条流水线处理,使得浮点运算能力领先于CPU,代表了PC处理芯片并行化发展的方向。5.1.2Cg编程语言介绍cg(用于图形的c语言)是最早诞生的图形硬件的高级可编程语言。该语言直接面对硬件底层开发接口,而不需直接使用图形硬件的汇编语言进行编程。Cg是以多用途C编程语言的语法与语义为基础,同时结合了来自非实时着色语言。Cg程序通过Cg编译器发送到特定运行时接口,而后通过核心Cg运行时库通
8、过openGL或Dire
