基于GPU的雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究.pdf

1、雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是現(xiàn)代雷達(dá)中關(guān)鍵的一環(huán)。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜化，各種自然和人為干擾使得雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷越來(lái)越重，基于軟件化的思路探索高性能、靈活與可重構(gòu)的數(shù)據(jù)處理架構(gòu)成為未來(lái)雷達(dá)的趨勢(shì)。針對(duì)上述背景，本文提出了基于中央處理器（Central Processing Unit,CPU）和圖形處理器（Graphics Processing Unit,GPU）協(xié)同處理的開(kāi)放式計(jì)算架構(gòu)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的方法。數(shù)據(jù)處理的軟件化提升了系統(tǒng)

2、的設(shè)計(jì)和運(yùn)行、維護(hù)和更新的效率。
　　本文研究了包括坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、點(diǎn)跡凝聚、航跡起始、單目標(biāo)跟蹤和多目標(biāo)關(guān)聯(lián)算法在內(nèi)的典型雷達(dá)數(shù)據(jù)處理算法，并對(duì)算法的有效性進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。通過(guò)分析各個(gè)算法的并行性，基于CPU和GPU協(xié)同處理架構(gòu)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，完成了系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試，經(jīng)過(guò)對(duì)飛機(jī)目標(biāo)的大量觀測(cè)試驗(yàn)驗(yàn)證了該數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的功能和性能。
　　本文研究了基于滑窗檢測(cè)法的航跡起始順序算法、基于Hough變換的航跡起始批處理

3、算法以及修正的Hough變換航跡起始算法。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，修正的Hough變換航跡起始算法和滑窗檢測(cè)法能夠以更高的準(zhǔn)確率完成雜波環(huán)境下的航跡起始工作。通過(guò)對(duì)兩種算法進(jìn)行對(duì)比，證實(shí)基于Hough變換的航跡起始算法具有更高的并行性。本文研究了擴(kuò)展卡爾曼濾波（Extended Kalman Filter,EKF）算法，并通過(guò)蒙特卡洛仿真驗(yàn)證了本跟蹤算法對(duì)勻加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的有效性。本文研究了聯(lián)合概率多目標(biāo)關(guān)聯(lián)（Joint Probability D

4、ata Association,JPDA）算法。
　　本文針對(duì)JPDA和修正Hough變換航跡起始算法結(jié)構(gòu)，分析了算法的并行性，研究了其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和線程調(diào)度方法，完成了算法基于CPU和 GPU協(xié)同處理架構(gòu)的并行優(yōu)化。仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)了算法運(yùn)行結(jié)果的正確性，對(duì)JPDA算法：隨著目標(biāo)個(gè)數(shù)的變化，加速比達(dá)到20~300倍；對(duì)修正Hough變換航跡起始算法：加速比達(dá)到200倍。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，本文完成了包括數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理、P