基于GPU的外辐射源雷达信号处理软件实现

发布时间：2017-05-24 06:09

  本文关键词：基于GPU的外辐射源雷达信号处理软件实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：外辐射源雷达因其抗干扰能力强、隐蔽性好、反隐身能力强等优点已经得到了广泛的应用,但是相比于传统雷达,外辐射源雷达需要更为复杂的信号处理方式,所以外辐射源雷达一般需要很大的数据处理量。GPU是近几年发展迅速的一种并行处理器,其峰值处理能力已经是同级别CPU的10倍左右,特别是NVIDIA推出基于CUDA的架构后,使得GPU编程不需要再借助于图形API,变得简单通用,在很多领域得到了广泛的应用。为了满足系统实时性的要求,本文提出了一种基于CPU+GPU+PCIE的架构来实现外辐射源雷达中的主要信号处理算法。论文首先阐述了外辐射源雷达的发展历史和国内外的研究状况,并介绍了GPU在国内外信号处理方面的发展状况;接下来论文介绍了外辐射源雷达的基本工作原理和其主要用到的信号处理算法包括相关、Keystone、MTD和CFAR,同时和基于DSP+FPGA的架构平台相比较,给出了本系统选用CPU+GPU+PCIE平台的优势;然后论文着重介绍了基于CUDA的编程架构,并设计了外辐射源雷达的各个主要信号处理算法在GPU中的实现方式;最后本文设计并实现了一个具体外辐射源雷达信号处理软件的实现方法,介绍了系统的总体架构组成、处理软件的组成包括软件信号处理的实现、软件数据交互的实现和显控功能实现,并介绍了软件的两种主要测试方式,分别是基于实验室雷达模拟器的测试方式和在外场实际环境的测试,给出了两种测试方法的平台的构建方式和最终的测试结果。
【关键词】：外辐射源雷达 信号处理 并行运算 线程 CUDA
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第1章 绪论12-16
• 1.1 选题背景和研究意义12-13
• 1.2 外辐射源雷达国内外发展情况13-14
• 1.3 GPU技术国内外发展状况14-15
• 1.4 本文主要工作及安排15-16
• 第2章 外辐射源雷达基本原理16-29
• 2.1 系统模型和工作原理16-19
• 2.1.1 外辐射源雷达的系统模型16-17
• 2.1.2 外辐射源雷达的工作原理17-19
• 2.2 外辐射源雷达的主要信号处理算法19-28
• 2.2.1 相关算法19-20
• 2.2.2 Keystone算法20-23
• 2.2.3 MTD算法23-25
• 2.2.4 CFAR算法25-28
• 2.2.4.1 干扰对恒虚警概率影响25
• 2.2.4.2 单元平均CFAR25-26
• 2.2.4.3 参考单元的选取26-27
• 2.2.4.4 几种常见CFAR27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 基于GPU的信号处理算法设计29-55
• 3.1 GPU及其编程架构CUDA29-35
• 3.1.1 CUDA编程模型30-31
• 3.1.2 CUDA内核31
• 3.1.3 CUDA线程31-32
• 3.1.4 CUDA存储器层次32-34
• 3.1.5 CUDA软件体系34-35
• 3.1.6 CUDA编程优化35
• 3.2 主要信号处理算法的GPU实现设计35-54
• 3.2.1 相关算法GPU实现36-44
• 3.2.1.1 算法实现过程分析36
• 3.2.1.2 算法实现36-42
• 3.2.1.3 算法验证42-44
• 3.2.2 Keystone算法GPU实现44-47
• 3.2.2.1 算法实现过程分析44
• 3.2.2.2 算法实现44-46
• 3.2.2.3 算法验证46-47
• 3.2.3 MTD算法GPU实现47-51
• 3.2.3.1 算法实现过程分析47
• 3.2.3.2 算法实现47-49
• 3.2.3.3 算法验证49-51
• 3.2.4 CFAR算法GPU实现51-53
• 3.2.4.1 算法实现过程分析51
• 3.3.4.2 算法实现51-52
• 3.2.4.3 距离维CFAR处理52-53
• 3.2.5 算法运算量分析53-54
• 3.3 本章小结54-55
• 第4章 某外辐射源雷达信号处理软件实现55-77
• 4.1 系统总体架构介绍55-56
• 4.2 系统软件设计实现56-70
• 4.2.1 软件总体结构56-59
• 4.2.2 软件数据传输实现59-63
• 4.2.3 GPU信号处理实现63-67
• 4.2.4 软件显控功能实现67-70
• 4.3 系统软件测试70-76
• 4.3.1 测试平台构建71-73
• 4.3.1.1 雷达模拟器测试平台71-72
• 4.3.1.2 外场实验测试72-73
• 4.3.2 基于回波模拟器的软件功能测试73-75
• 4.3.3 外场试验验证75-76
• 4.4 本章小结76-77
• 总结与展望77-79
• 参考文献79-81
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单81-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 王娟;赵永波;;Keystone变换实现方法研究[J];火控雷达技术;2011年01期

2 吕婧;顾红;苏卫民;;噪声调频连续波雷达空间目标探测性能分析[J];现代雷达;2009年11期

3 张南;陶然;单涛;王越;;外辐射源雷达长时间积累目标探测性能分析[J];电子学报;2008年06期

4 张顺生,曾涛;基于keystone变换的微弱目标检测[J];电子学报;2005年09期

5 牛伟红,王俊,王亚军;外辐射源雷达实验系统中高速实时数字脉冲压缩的实现[J];现代电子技术;2005年01期

6 贺知明,黄巍,向敬成;数字脉压时域与频域处理方法的对比研究[J];电子科技大学学报;2002年02期

7 黄仁业;脉冲压缩信号数字处理技术的研究与实现[J];西南工学院学报;1999年01期

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1 卢开旺;基于外辐射源信号的无源雷达关键技术研究[D];武汉理工大学;2014年

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本文编号：389963