合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种全天候、全天时、远距离、高分辨的探测设备,在国防和民用领域得到广泛应用。SAR回波仿真作为SAR系统论证过程中的重要一环,在SAR系统方案设计、成像算法验证和SAR系统鲁棒性检验等方面发挥了重要作用。当需要进行宽幅、高分辨率的大场景回波仿真时,整个回波仿真过程涉及的计算量尤其巨大,时间成本大大增加,运算效率成为亟待解决的问题。近几十年GPU高性能计算发展迅猛,其极多的处理核心数目和强大的浮点运算能力让科研工作者获得了提高科学计算效率的方法。大量的专家学者尝试将GPU应用到非图形领域并获得了成功。而且,随着GPU硬件性能的提升以及架构平台CUDA的可编程性的提高,未来在SAR研究领域,加强对基于GPU的通用计算的SAR系统研究是一个必然趋势。现有SAR系统工作模式多样,雷达平台飞行轨迹不定,当需要仿真不同条件下的特定回波时,人们往往需要重新设计一套符合特定参数的SAR回波仿真系统,这种方式使得科研效率大大降低,且不是通用的仿真器使得前后工作没有继承性。这也给SAR回波仿真工作带来了一些问题。因此,本文进行了基于GPU的任意轨迹SAR回波仿真研究,主要工作如下:1.基于SAR基本理论和原始SAR回波仿真算法,针对常规同心圆算法精度较低造成成像结果信噪比低的问题,提出了一种改进的同心圆回波仿真算法,同时考虑了距离向旁瓣以及方位向天线方向图的影响,使回波仿真过程更符合实际,提高了回波仿真的质量。2.根据改进的同心圆回波仿真算法,深入分析回波模型,提出一种通用的SAR回波仿真器,使得仿真器适用于任意轨迹、任意构型的SAR回波仿真。从系统设计的角度出发,定义了标准接口,使回波仿真软件的开发模块化、层次化。且标准接口的设计使得SAR回波仿真器不局限于平面幅度图像的回波仿真,还包括三维地形图的回波仿真,使回波仿真器的应用范围更广。同时,从算法角度对通用仿真器进行了串并行分析,结合GPU技术,从线程分配、内存管理、流处理等方面进行程序的并行设计和深度优化,提升了SAR回波仿真的效率。最后,本文进行了仿真器界面的设计,改善了人机交互使用体验。3.通过点仿和面仿(包括三维地形图)实验对本文算法的回波仿真精度以及仿真器的加速性能进行了验证。点仿实验通过对比原始同心圆方法和改进同心圆方法的实验结果验证了本文方法的有效性。面仿实验从不同轨迹、不同SAR构型进行了回波仿真,验证了本文设计仿真器的通用性和仿真器的加速性能。最后,通过对比GPU仿真程序和CPU仿真程序的执行时间,真实反映出GPU平台回波仿真的性能优势。