本文關鍵詞：基于CUDA GPU平臺的脈沖多普勒雷達信號模擬軟件

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【摘要】：雷達模擬系統(tǒng)作為雷達系統(tǒng)的一部分,在雷達研制與測試的過程中發(fā)揮著重要作用。一個雷達系統(tǒng)中的目標回波信號可以看作是一個系統(tǒng)的輸出,其輸入信號是雷達發(fā)射信號,其系統(tǒng)傳遞函數(shù)取決于目標電磁散射信息與雷達系統(tǒng)信息。我們可以利用卷積方法處理雷達發(fā)射信號與目標散射信息,從而得到雷達目標的回波信號。GPU是當前信號處理領域的熱點,其大規(guī)模并行計算的能力適用于各類高性能計算任務,基于CPU-GPU平臺實現(xiàn)雷達仿真軟件具有著可行性。本文首先介紹了雷達散射面積、雷達距離方程、天線方向性函數(shù)及天線掃描模型等雷達基本原理。說明了空間坐標系統(tǒng)的定義與坐標系轉(zhuǎn)換,并介紹了幾種發(fā)射信號波形,為雷達回波建模奠定了理論基礎。本文進一步推導基于線性調(diào)頻信號和頻率步進信號的點目標回波模型,并對回波信號的相位調(diào)制、包絡延遲調(diào)制、目標篩選、方向圖幅度調(diào)制進行了詳細論述與MATLAB仿真分析驗證。隨后基于擴展目標多散射中心理論,對擴展點目標回波模型進行了理論推導,將擴展目標回波模型分解為基帶信號生成、距離門延遲調(diào)制、卷積序列調(diào)制和多普勒相位調(diào)制四部分。隨后本文介紹了CPU-GPU軟件平臺的發(fā)展與特點,對GPU的硬件結構,CUDA編程模型和計算平臺進行了詳細講解。本文結合以上算法和平臺,探討了基于CPU-GPU的回波模擬算法實現(xiàn),包括CPU-GPU之間的任務分工以及CPU,GPU各自的算法流程。隨后研究了基于GPU實現(xiàn)算法的技術要點。最后基于CPU-GPU平臺設計并實現(xiàn)了回波模擬仿真軟件并進行驗證。文章介紹其軟件總體設計,各個模塊分工與實現(xiàn)和軟件的多線程結構,并基于雷達系統(tǒng)理論推導了驗證方法,進行了測試并驗證結果。在此之后我們提出了一些優(yōu)化方法并進行了實現(xiàn)與驗證。
【關鍵詞】：脈沖多普勒雷達 回波模擬 GPU CUDA 并行計算
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN957.51
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第1章 緒論14-18
• 1.1 本論文研究背景和意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢15-16
• 1.3 本文主要工作和結構安排16-18
• 第2章 雷達回波模擬基本理論18-31
• 2.1 雷達距離方程18-19
• 2.2 雷達散射面積19-21
• 2.3 雷達天線方向圖21
• 2.3.1 余弦函數(shù)21
• 2.3.2 高斯函數(shù)21
• 2.3.3 辛克函數(shù)21
• 2.4 雷達天線掃描數(shù)學模型21-23
• 2.4.1 圓周掃描21-22
• 2.4.2 扇形掃描22-23
• 2.5 坐標系定義及轉(zhuǎn)換23-26
• 2.5.1 北天東坐標系23
• 2.5.2 目標坐標系23-24
• 2.5.3 雷達坐標系24
• 2.5.4 俯仰角及方位角的定義24-25
• 2.5.5 北天東坐標系轉(zhuǎn)換到雷達坐標系25
• 2.5.6 目標坐標系轉(zhuǎn)北天東坐標系25-26
• 2.6 雷達發(fā)射波形26-30
• 2.6.1 脈沖雷達信號26-27
• 2.6.2 脈壓雷達信號27-29
• 2.6.3 捷變頻雷達信號29-30
• 2.7 本章小結30-31
• 第3章 目標回波模擬理論31-44
• 3.1 單點目標31-39
• 3.1.1 相位調(diào)制31-38
• 3.1.2 包絡延時調(diào)制38-39
• 3.1.3 目標篩選39
• 3.1.4 方向圖幅度調(diào)制39
• 3.2 擴展目標回波建模39-44
• 3.2.1 回波信號合成39-40
• 3.2.2 卷積生成回波40-44
• 第4章 CPU-GPU計算平臺分析44-50
• 4.1 GPU硬件結構44-47
• 4.2 CUDA計算平臺47-49
• 4.2.1 CUDA線程映射48
• 4.2.2 CUDA存儲器映射48-49
• 4.2.3 CUDA開發(fā)工具49
• 4.3 本章小結49-50
• 第5章 雷達回波模擬算法的CPU-GPU實現(xiàn)50-55
• 5.1 方案設計50-54
• 5.1.1 CPU與GPU分工與流程50-52
• 5.1.2 基于CPU的算法流程52-53
• 5.1.3 基于GPU的算法流程53-54
• 5.2 本章小結54-55
• 第6章 雷達目標回波模擬軟件的實現(xiàn)及優(yōu)化55-85
• 6.1 軟件實現(xiàn)方案55-64
• 6.1.1 軟硬件平臺55
• 6.1.2 軟件功能模塊設計與實現(xiàn)55-60
• 6.1.3 軟件多線程設計60-64
• 6.2 測試與驗證64-71
• 6.2.1 測試平臺64
• 6.2.2 測試與驗證方法64-68
• 6.2.3 測試結果68-71
• 6.3 性能優(yōu)化71-84
• 6.3.1 優(yōu)化平臺71-72
• 6.3.2 CPU數(shù)值計算優(yōu)化72
• 6.3.3 GPU算法優(yōu)化72-82
• 6.3.4 軟件流處理優(yōu)化82-84
• 6.4 本章小結84-85
• 第7章 總結與展望85-87
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單87-88
• 參考文獻88-92
• 致謝92

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孔令峰;張坤峰;;一維距離像擴展目標模擬方法研究[J];艦船電子工程;2013年11期

2 秦華;周沫;察豪;沈括;;基于GPU加速的雷達信號處理并行技術[J];艦船科學技術;2013年07期

3 李耀國;;雷達回波模擬器的關鍵技術及發(fā)展趨勢[J];飛航導彈;2013年06期

4 高建棟;韓壯志;何強;郭寶鋒;;雷達回波模擬器的研究與發(fā)展[J];飛航導彈;2013年01期

5 江艷陽;黃雙華;劉峰;白海東;;基于CUDA的雷達線性調(diào)頻信號脈沖壓縮實現(xiàn)[J];艦船電子工程;2011年11期

6 李文臣;李青山;馬飛;;相位和差單脈沖相控陣天線方向圖仿真與性能分析[J];中國電子科學研究院學報;2011年04期

7 ;SCENARIO AND TARGET SIMULATION FOR A GROUND BASED MULTIFUNCTION PHASED ARRAY RADAR[J];Journal of Electronics(China);2008年06期

8 湯禮建;黃建沖;章桂永;;脈沖壓縮多普勒雷達信號處理系統(tǒng)仿真[J];艦船電子對抗;2008年03期

9 盧再奇,肖懷鐵,付強;基于多散射中心模型的雷達目標識別方法[J];系統(tǒng)工程與電子技術;2002年10期

10 察豪,劉冬利;雷達中頻信號直接采樣與正交相干檢波的設計與實現(xiàn)[J];現(xiàn)代雷達;2001年03期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吉峰;雷達電子干擾信號建模與仿真設計研究[D];大連理工大學;2013年

2 盛寰;通用地基雷達回波模擬器的設計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2012年

3 陳芳芳;地基寬帶雷達系統(tǒng)建模與仿真[D];西安電子科技大學;2012年

4 季娟;多用途雷達回波模擬技術研究[D];南京理工大學;2010年

5 馬建春;機載雷達回波模擬和動目標檢測技術研究[D];電子科技大學;2010年

6 路成軍;雷達回波信號建模與信號模擬器設計[D];南京理工大學;2009年

7 沈姍姍;寬帶雷達高速信號采集及其一維成像和特征提取[D];南京理工大學;2009年

8 陳萃;寬帶雷達信號產(chǎn)生技術研究[D];長春理工大學;2008年

9 謝建民;線性調(diào)頻雷達回波模擬和信號處理研究[D];電子科技大學;2008年

10 徐文強;雷達視頻回波模擬的關鍵技術研究[D];中北大學;2007年

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本文編號：781079