探测器在天体表面软着陆的过程中,需要相控阵敏感器提供的距离与速度信息,这样才能够保证着陆器安全着陆在星体表面。因此,我们需要对雷达的系统性能进行验证。本文结合着陆雷达应用场景,提出一种基于火星三维地形的着陆雷达面目标回波模拟方法,同时利用CPU-GPU平台加速生成雷达面目标回波数据,并通过数字平台的仿真测试,验证雷达系统功能的有效性以及雷达系统的稳定性。首先确定着陆雷达的测距测速信号体制,在该体制的基础上结合雷达方程分析出影响面目标回波幅度和相位的影响因素,并分析面目标回波幅度的分布特性。其次要结合星体表面真实地形特点,依次建立出表面微观起伏模型,撞击坑模型和突起石块模型,同时根据相关数据资料建立撞击坑和石块的表面分布统计模型,在星体表面原始DEM数据的基础上,按照统计特性依次叠加上起伏模型,撞击坑模型和石块模型,生成仿真地形数据。接着考虑到雷达散射截面积会影响面目标回波幅度,于是建立表面电磁散射模型。先读取雷达轨迹数据,并从轨迹数据中心提取出雷达的运动姿态、高度、速度以及波束信息,将这些信息与仿真地形数据结合起来建立坐标系,得到波束中心照射点和波束照射范围。确定波束照射范围后,对其进行面元划分,针对等距离——等多普勒带只适用于平地的问题以及为了更好的适用于GPU,提出一种矩形网格划分法对波束范围进行划分,同时利用下视角法对场景的遮蔽效果进行判断。然后在天线实测数据的基础上,对不同模型进行改进,得到最接近实际情况的后向散射系数模型,将后向散射系数模型,遮蔽效应以及回波幅度分布特性相结合建立电磁散射模型,并结合相控阵天线方向图设计出面目标回波模拟方法。最后,针对实际仿真过程时间过长的问题,结合GPU编程架构对算法并行化设计,详细分析面目标回波仿真中的两个并行层次,从内存管理和线程分配两方面设计出核函数,同时在内存分配上提出改进措施,进一步加快运算速度,通过Matlab和CUDA C混合编程技术实现GPU编程架构下火星三维地形的面目标回波的离线快速仿真。接着进行软件的设计,并利用Matlab的GUI和App Complier完成界面设计和软件封装。最终,通过测距测速算法对离线生成的回波数据进行解算,验证结果的有效性,并与传统的基于CPU的回波模拟方法比较,验证其高效性。