發(fā)布時間：2020-04-01 03:36

【摘要】：相控陣?yán)走_(dá)能同時完成搜索警戒、跟蹤制導(dǎo)、目標(biāo)識別、引導(dǎo)等多種功能,具有大目標(biāo)容量、高數(shù)據(jù)率、較高的可靠性并且方便隱身等諸多優(yōu)點,各個國家都在競相發(fā)展相控陣?yán)走_(dá)。而采用雷達(dá)仿真技術(shù)對于研制相控陣?yán)走_(dá)來說具有降低成本、提高效率、縮短研制周期的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的基于中央處理器(CPU)平臺的相控陣?yán)走_(dá)仿真存在運(yùn)行效率低,項目研制耗時久的問題,嚴(yán)重制約了相控陣?yán)走_(dá)仿真的廣泛應(yīng)用,而圖形處理器(GPU)擁有眾多計算單元,能夠方便、高效的實現(xiàn)大規(guī)模并行計算,為相控陣?yán)走_(dá)仿真提供了新的解決方案,并且將GPU應(yīng)用于雷達(dá)仿真領(lǐng)域已成為當(dāng)前的一個研究熱點。運(yùn)用GPU并行計算技術(shù),并對相控陣?yán)走_(dá)仿真中耗時的部分設(shè)計并行算法,進(jìn)而實現(xiàn)相控陣?yán)走_(dá)并行仿真,不僅可以大幅提高仿真速度,而且能更好地模擬實際雷達(dá)的工作過程,更加準(zhǔn)確地分析和評估雷達(dá)性能。本文首先介紹相控陣?yán)走_(dá)并行仿真的總體設(shè)計方案。針對相控陣?yán)走_(dá)串行仿真運(yùn)行速度慢的問題,對相控陣?yán)走_(dá)串行仿真的工作流程進(jìn)行了評估,對其中比較耗時的部分進(jìn)行了分析。根據(jù)通用計算GPU的硬件結(jié)構(gòu)和并行程序設(shè)計方法,設(shè)計了并行仿真算法,給出了兩種工作模式下的相控陣?yán)走_(dá)并行仿真的工作流程。最后給出了相控陣?yán)走_(dá)并行仿真系統(tǒng)的整體構(gòu)成,形成了相控陣?yán)走_(dá)并行仿真的設(shè)計方案。其次對相控陣?yán)走_(dá)并行仿真系統(tǒng)的各個模型(包括資源調(diào)度、發(fā)射機(jī)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、目標(biāo)回波、干擾、雜波、接收機(jī)、信號處理和數(shù)據(jù)處理)進(jìn)行了并行建模,對一些模型并行仿真的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹,并對加速性能進(jìn)行了分析,給出了仿真結(jié)果,驗證了模塊功能,對雷達(dá)并行仿真系統(tǒng)的模型庫起到了豐富作用。最后,結(jié)合上述理論內(nèi)容,利用C++、MySQL數(shù)據(jù)庫和ArrayFire庫,對各個模型重新進(jìn)行了開發(fā),并在通用GPU平臺上對相控陣?yán)走_(dá)并行仿真系統(tǒng)進(jìn)行了軟件實現(xiàn)。仿真實驗結(jié)果表明相控陣?yán)走_(dá)并行仿真系統(tǒng)較串行仿真系統(tǒng)實現(xiàn)20倍左右的加速,大幅提高了相控陣?yán)走_(dá)仿真的運(yùn)行效率,驗證了并行仿真的加速性能。此外對目標(biāo)點跡、航跡和主要探測結(jié)果用顯控平臺進(jìn)行了直觀顯示,并對仿真測量結(jié)果進(jìn)行了精度分析,驗證了并行仿真系統(tǒng)的正確性。本文在開發(fā)相控陣?yán)走_(dá)并行仿真系統(tǒng)的過程中使用了開源的、可跨平臺的開發(fā)工具,提高了系統(tǒng)的擴(kuò)展性和可復(fù)用性,而且降低了系統(tǒng)開發(fā)的難度和成本。此外相控陣?yán)走_(dá)并行仿真系統(tǒng)運(yùn)行所需的參數(shù)和生成的數(shù)據(jù)信息使用了數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲和管理,提高了數(shù)據(jù)讀取速度。開發(fā)的相控陣?yán)走_(dá)并行仿真系統(tǒng)取得了較好的加速性能,仿真系統(tǒng)運(yùn)行效率有了較大提升,具有一定的工程參考意義。
【圖文】：

第二章 相控陣?yán)走_(dá)并行仿真設(shè)計方案本章通過對相控陣?yán)走_(dá)串行仿真進(jìn)行評估，找出其中比較耗時的部分，對此根據(jù)GPU 的硬件結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行并行算法設(shè)計，，并對相控陣?yán)走_(dá)兩種典型工作模式下的并行工作流程進(jìn)行了設(shè)計，最后介紹了相控陣?yán)走_(dá)并行仿真系統(tǒng)的整體構(gòu)成。2.1 相控陣?yán)走_(dá)串行仿真評估針對相控陣?yán)走_(dá)串行仿真存在仿真速度慢、運(yùn)行效率低的問題，本節(jié)對串行仿真進(jìn)行分析，找出其中最耗時的部分，然后再對其進(jìn)行并行加速研究。2.1.1TAS 工作模式串行工作流程TAS 工作模式下，雷達(dá)是以調(diào)度間隔為周期進(jìn)行工作的。串行工作流程如圖 2所示。本文中的事件是指包含了波束指向與任務(wù)類型的雷達(dá)調(diào)度控制指令。

圖 2.2 Pascal GPU 硬件架構(gòu)中可看出 GPU 由圖形處理簇（GPC）、紋理處理簇（TPC）、流多及內(nèi)存控制器等幾個關(guān)鍵模塊構(gòu)成。每個圖形處理簇包含了 5 個流多處理器又包含了 128 個 CUDA 核，所以 GPU 實際上就是一列。流多處理器架構(gòu)如圖 2.3 所示。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN958.92

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4 馬利華;;大型相控陣?yán)走_(dá)天線罩結(jié)構(gòu)設(shè)計[A];2008年電子機(jī)械與微波結(jié)構(gòu)工藝學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

5 任瑞;王蔭槐;;相控陣?yán)走_(dá)采樣周期自適應(yīng)調(diào)整算法研究[A];2010年通信理論與信號處理學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

6 吳在東;肖海紅;;二維相控陣?yán)走_(dá)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)[A];2005年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

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8 陳敏;劉建華;高原;陳振中;;一種多功能相控陣?yán)走_(dá)天線陣面子陣劃分的優(yōu)化方法[A];2015年全國微波毫米波會議論文集[C];2015年

9 康勇;田建生;陳亢;劉強(qiáng);殷瑞杰;;高頻地波相控陣?yán)走_(dá)通道相位校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計[A];第十二屆人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程大會論文集[C];2012年

10 趙玲;陳開林;;淺析殲擊機(jī)相控陣?yán)走_(dá)對輻射源的探測[A];中國雷達(dá)行業(yè)協(xié)會航空電子分會暨四川省電子學(xué)會航空航天專委會學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2005年

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4 王海琳 劉江平 宋麗娟;現(xiàn)代海戰(zhàn)防空“千里眼”：艦載相控陣?yán)走_(dá)[N];解放軍報;2005年

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6 本報特約撰稿 亦天;《漢和》:殲-10“雷達(dá)革命”[N];中國國防報;2012年

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8 伍冀陸;“陣風(fēng)”的新RBE2雷達(dá)[N];中國國防報;2011年

9 中國航天科工集團(tuán)二院 郭衍瑩;俄武器研發(fā)為啥總能站在前沿[N];北京日報;2015年

10 劉江平 劉建安;掃視�？盏摹吧裱邸盵N];解放軍報;2001年

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5 江朝抒;機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)地面低速動目標(biāo)檢測技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2006年

6 龐晨;相控陣?yán)走_(dá)精密極化測量理論與技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

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2 張曉東;相控陣?yán)走_(dá)并行仿真[D];西安電子科技大學(xué);2019年

3 賀彥U

本文編號：2609952