本文關(guān)鍵詞：基于GPU的雷達數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 數(shù)據(jù)處理 并行優(yōu)化 GPU 雷達

【摘要】：雷達數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是現(xiàn)代雷達中關(guān)鍵的一環(huán)。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)場環(huán)境的復雜化,各種自然和人為干擾使得雷達數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的計算負荷越來越重,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)成為未來雷達的趨勢。針對上述背景,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)同處理的開放式計算架構(gòu)實現(xiàn)雷達數(shù)據(jù)處理的方法。數(shù)據(jù)處理的軟件化提升了系統(tǒng)的設(shè)計和運行、維護和更新的效率。本文研究了包括坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、點跡凝聚、航跡起始、單目標跟蹤和多目標關(guān)聯(lián)算法在內(nèi)的典型雷達數(shù)據(jù)處理算法,并對算法的有效性進行了仿真驗證。通過分析各個算法的并行性,基于CPU和GPU協(xié)同處理架構(gòu)設(shè)計并實現(xiàn)了雷達數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng),完成了系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試,經(jīng)過對飛機目標的大量觀測試驗驗證了該數(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法的航跡起始順序算法、基于Hough變換的航跡起始批處理算法以及修正的Hough變換航跡起始算法。仿真實驗驗證,修正的Hough變換航跡起始算法和滑窗檢測法能夠以更高的準確率完成雜波環(huán)境下的航跡起始工作。通過對兩種算法進行對比,證實基于Hough變換的航跡起始算法具有更高的并行性。本文研究了擴展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter,EKF)算法,并通過蒙特卡洛仿真驗證了本跟蹤算法對勻加速運動目標的有效性。本文研究了聯(lián)合概率多目標關(guān)聯(lián)(Joint Probability Data Association,JPDA)算法。本文針對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。仿真實驗證實了算法運行結(jié)果的正確性,對JPDA算法:隨著目標個數(shù)的變化,加速比達到20~300倍;對修正Hough變換航跡起始算法:加速比達到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顯等模塊的雷達數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)。通過與雷達系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)和試驗研究,修正了系統(tǒng)中點跡凝聚、航跡起始波門、目標關(guān)聯(lián)的相應(yīng)門限值,大量實際試驗結(jié)果表明該數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)可穩(wěn)、高效地完成對飛機目標的數(shù)據(jù)處理。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)據(jù)處理 并行優(yōu)化 GPU 雷達
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN957.52
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 論文研究背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 雷達數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展12-14
• 1.2.2 基于GPU的異構(gòu)編程技術(shù)的發(fā)展14-15
• 1.3 全文結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第二章 CPU和GPU異構(gòu)并行計算與CUDA基礎(chǔ)17-27
• 2.1 GPU通用計算概念與GPU并行體系架構(gòu)17-19
• 2.1.1 GPU通用計算概念17
• 2.1.2 GPU并行體系架構(gòu)17-19
• 2.2 CPU+GPU異構(gòu)并行計算與CUDA基礎(chǔ)19-23
• 2.2.1 CPU與GPU性能對比以及異構(gòu)編程概念19-21
• 2.2.2 并行計算的CUDA編程模型21-22
• 2.2.3 CUDA編程模型的編譯方式22-23
• 2.3 CUDA程序的優(yōu)化23-26
• 2.3.1 CUDA程序的任務(wù)劃分原則24
• 2.3.2 線程執(zhí)行配置的優(yōu)化原則24-26
• 2.3.3 存儲器訪問優(yōu)化原則26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 雷達數(shù)據(jù)處理方法研究27-53
• 3.1 坐標系統(tǒng)27-29
• 3.1.1 雷達數(shù)據(jù)處理中的坐標系統(tǒng)27-28
• 3.1.2 坐標轉(zhuǎn)換28-29
• 3.2 點跡凝聚算法研究29-31
• 3.2.1 目標點跡的歸并29-30
• 3.2.2 目標點跡的凝聚30-31
• 3.3 航跡起始算法研究31-41
• 3.3.1 滑窗檢測航跡起始算法31-33
• 3.3.2 Hough變換航跡起始算法33-34
• 3.3.3 修正的Hough變換航跡起始算法34-36
• 3.3.4 航跡起始算法性能對比36-41
• 3.4 單目標跟蹤算法研究41-49
• 3.4.1 卡爾曼濾波器41-44
• 3.4.2 擴展卡爾曼濾波器44-46
• 3.4.3 單目標跟蹤算法仿真46-49
• 3.5 JPDA數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法研究49-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第四章 基于GPU的雷達數(shù)據(jù)處理53-69
• 4.1 雷達數(shù)據(jù)處理的仿真53-56
• 4.1.1 雷達數(shù)據(jù)處理流程53-54
• 4.1.2 計算量評測54-56
• 4.2 基于GPU的雷達數(shù)據(jù)處理算法并行優(yōu)化56-61
• 4.2.1 JPDA算法的并行性分析57-60
• 4.2.2 基于GPU的修正Hough航跡起始并行性分析60-61
• 4.3 并行優(yōu)化仿真實驗61-67
• 4.3.1 實驗方案61-64
• 4.3.2 實驗成果64-67
• 4.3.3 實驗結(jié)論67
• 4.4 本章小結(jié)67-69
• 第五章 基于GPU的雷達數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)69-79
• 5.1 雷達數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的功能要求69-70
• 5.2 雷達數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)70-75
• 5.2.1 數(shù)據(jù)接收模塊的實現(xiàn)71-72
• 5.2.2 雷達數(shù)據(jù)處理模塊的實現(xiàn)72-73
• 5.2.3 雷達顯示界面的實現(xiàn)73-75
• 5.3 雷達數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的調(diào)試75-76
• 5.4 雷達數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的運行結(jié)果76-78
• 5.5 本章小結(jié)78-79
• 第六章 全文總結(jié)與展望79-81
• 6.1 全文總結(jié)79
• 6.2 后續(xù)工作展望79-81
• 致謝81-82
• 參考文獻82-85
• 在學期間取得的與學位論文相關(guān)的研究成果85-86

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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

2 夏棟;夏奎;張偉;孫劍英;;GPU加速下脈沖壓縮雷達的點跡凝聚[J];火力與指揮控制;2013年03期

3 何怡芝;;并行算法性能簡析[J];電子設(shè)計工程;2012年11期

4 王先良;劉操;侯氫;;用CUDA實現(xiàn)放射治療中劑量的快速計算[J];生物醫(yī)學工程學雜志;2011年05期

5 鄒巖;楊志義;張凱龍;;CUDA并行程序的內(nèi)存訪問優(yōu)化技術(shù)研究[J];計算機測量與控制;2009年12期

6 高嵩;潘泉;肖秦琨;;基于擴展卡爾曼濾波的機動目標航跡跟蹤[J];火力與指揮控制;2009年09期

7 張兵;趙改善;黃駿;李敏;劉偉峰;;地震疊前深度偏移在CUDA平臺上的實現(xiàn)[J];勘探地球物理進展;2008年06期

8 吳偉;王東進;陳衛(wèi)東;;密集雜波環(huán)境下多目標跟蹤算法[J];現(xiàn)代雷達;2007年02期

9 劉延峰,潘泉,杜自成;機載雷達目標搜索和跟蹤中的坐標系問題[J];火力與指揮控制;2005年03期

10 蘇峰,王國宏,何友,夏明革;修正的邏輯航跡起始算法[J];現(xiàn)代防御技術(shù);2004年05期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 曹成忠;基于GPU+CPU軟件化雷達終端系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];武漢理工大學;2014年

2 王海華;基于GPU的合成孔徑雷達回波仿真技術(shù)研究[D];電子科技大學;2009年

3 田力;CUDA在高性能計算中的應(yīng)用[D];浙江大學;2008年

4 劉海光;GPU加速的海洋戰(zhàn)場環(huán)境視景仿真研究[D];中國海洋大學;2008年

5 賀鵬;Hough變換航跡起始算法研究[D];西北工業(yè)大學;2007年

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本文編號：790097