基于GPU的阵列雷达信号处理及实现

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1、Ｉ硕士学位论文Ｉ９基于ＧＰＵ的阵列雷达信号处理及实现作者姓名周晓露指导教师姓名、职称赵永波教授申请学位类别工学硕士学校代码10701学号1502121092分类号TN958密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于GPU的阵列雷达信号处理及实现作者姓名：周晓露一级学科：信息与通信工程二级学科：信号与信息处理学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：赵永波教授学院：电子工程学院提交日期：2018年6月ArrayRadarSignalProcessingAndImplementationBasedOnGPUAthesi

2、ssubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSignalandInformationProcessingByZhouXiaoluSupervisor:ZhaoYongBoTitle:ProfessorJune2018西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注

3、和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一。学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任本人签名：丨秘恭日期：么。ｄ西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借

4、阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、犮明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在。＿年解密后适用本授权书：本人签名：．导师签名Ｍ丄。日期：日期：＿摘要摘要数字阵列雷达是阵列雷达中一种重要的新体制雷达，可以灵活地同时产生多波束，因具有抑制干扰、低截获概率、同时多功能实现、可扩展性强等优点而得到广泛应用。随着雷达技术的发展，雷达回波的数据规模与算法的运算量逐年增加，高速信号处理机与高效并行算法成为雷

5、达领域研究热点。常规雷达信号处理平台以FPGA与DSP嵌入式系统为主，但GPU在通用并行计算领域具有突出优势。因此本文在某数字阵列雷达实验系统处理机的研制过程中，针对多波束、多任务下实时监控的难题，在相控阵模式与MIMO模式下，基于GPU并行计算平台展开了数字阵列雷达并行算法的相关研究与实现。首先，本文介绍了相控阵雷达的信号处理原理。结合工程需求，给出了相控阵雷达信号处理的基本流程，对数字波束形成、脉冲压缩、动目标检测等算法的基本原理进行深入研究，并提出了一种新型的基于二阶锥优化的MTD滤波器设计方法。同时，研究了MIMO雷达的信号模型

6、与信号处理流程，详细介绍了信号处理流程中MIMO雷达与相控阵雷达的不同点。其次，本文研究了GPU的硬件架构、CUDA内核、线程结构、存储结构、软件体系与编程模型，为后续信号处理平台的研究提供理论基础。该信号处理系统采用模块化异构并行架构，使用NVIDIAK40GPU作为信号处理算法的基本运算平台。最后，本文研究了基于GPU的数字阵列雷达信号处理及实现。在满足雷达功能与性能需求基础上，构建了信号处理软件系统及算法模块的框架，设计了数字阵列雷达信号处理算法在CPU+GPU协同异构并行平台上的具体实现方法。主要针对脉冲压缩、恒虚警检测、点迹凝

7、聚与目标角度测量四个关键算法在GPU平台上进行数据级并行设计与优化，在与传统嵌入式平台的性能对比实验中，验证了并行算法的稳定性、正确性与加速性。最终成功完成了雷达处理机系统的设计与测试，实验结果表明，该系统具有较好的实时性、并行性与可扩展性。关键词：数字阵列雷达，信号处理，GPU，CUDA，异构并行计算IABSTRACTABSTRACTDigitalArrayRadar(DAR)canflexiblygeneratemulti-beamatthesametime.Ithasbeenwidelyusedduetoitsadvantages

8、suchassuppressionofinterference,lowprobabilityofinterception,simultaneousmulti-functionimplementation,a