基于GPU的相关干涉仪算法实现.pdf

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1、第16卷第1期信息工程大学学报Vo1．16No．12015年2月JournalofInformationEngineeringUniversityFeb．2015DOI：10．3969／j．issn．1671-()673．2015．01．008基于GPU的相关干涉仪算法实现王云龙．吴瑛(信息工程大学，河南郑州450001)摘要：在短波中进行相关干涉仪测向，往往需要对众多信号逐一地进行相关和二维谱峰搜索运算，这在一般的通用计算平台很难保证算法的实时性。在对频域相关干涉仪测向算法进行研究的基础上，利用CUDA在GPU运算平台上将算法分为FFT运算、数据校正、相

2、关运算和谱峰搜索4个模块，并采用CUDA库函数、优化矩阵乘法、规约算法和流技术实现其并行化处理，有效降低了算法耗时。在GTX680平台上测试，结果表明与采用IPP多核技术的CPU相比，具有较高的加速比。关键词：宽带测向；相关干涉仪；CUDA；GPU中图分类号：TN914文献标识码：A文章编号：1671-0673(2015)01-0041-05ImplementationofCorrelativeInterferometerAlgorithmBasedonGPUWANGYun—long．WUYing(InformationEngineeringUnivers

3、ity，Zhengzhou450001，China)Abstract：InHFcorrelativeinterferometerdirectionfinding，thecorrelationandtwo·dimensionalspectralpeaksearchformanysignalsshouldbecalculatedonebyone．Generally，thenormaltom·putingplatformisdifficulttoensHrethesystemreal-time．Inthispaper，analgorithmisdividedin

4、tofourpadsbyCUDA：FFT，datacorrection，correlationcalculationandpeaksearchonGPUplat-formsbasedonthefrequencydomaininterferometeralgorithmreseahed．WithCUDAlibraryfunc-tion，optimizingmatrixmultiplication，reductionalgorithms，andstreamingtechnologytoachieveitsparallelprocessing，thealgori

5、thmeffectivelyreducesthetime-consumed．GTX680platformtestre—suitsshowthatcomparedwiththemulti—coreCPUtechnologywithIPP，thenewalgorithmhasahigherspeedupratio．Keywords：widebanddirectionfinding；correlativeinterferometer；CUDA；GPU0引言干涉仪测向具有算法简单、精度高以及对天线阵列形状要求不高等优点，是实施无源测向的主要手段之一，在无线电频谱管

6、理、频谱检测和电子对抗等民用和军用领域中均有广泛应用引。传统干涉仪算法是对天线输出序列与样本库进行相关运算来估计通道之间的相差，进而估计出信号的方位角和仰角，但只适用于单个窄带信号的情况。在短波频段中，一段频谱中往往包含有大量信号，这时传统的干涉仪算法就会失效。为了能够对多个信号进行测向，需要使用频域相关干涉仪算法，该算法首先将接收数据进行收稿日期：2014-03-04；修回日期：2014-04．12基金项目：国家自然科学基金资助项目(61207381)作者简介：王云龙(1990一)，男，硕士生，主要研究方向为阵列信号处理。42信息工程大学学报FFT处理，

7、然后选取信号对应的频点与阵列导向矢量相关求最大值即可得到信号的来向，FFT处理相当于对信号进行信道化处理。在对大量信号逐一进行干涉仪测向时，需要不断地进行相关运算和二维谱峰搜索运算，一般的通用计算平台很难保证实时性的要求。针对这一点，本文从测向系统实现的角度，给出了一种基于GPU平台算法的实现方案。从设计架构上看，CPU擅长处理操作系统和应用程序这类需要复杂调度指令、分支、逻辑判断以及执行等任务。程序的逻辑复杂度限制了执行的指令并行度，即使用多核技术，也难以在CPU上完成上百个并行任务。GPU比CPU具有更强的运算能力，只需要一个合适的平台就能处理通用计算

8、。统一计算架构(computeunifieddevicearchi