基于GPU加速的雷达信号处理并行技术

靳璐

摘要：充分发挥GPU（图形处理器）并行运算能力突出的优势，可以弥补CPU（中央处理器）平台在处理雷达信号时难以满足运行要求的不足。任务级、数据级和线程级三级并行策略同时运行在中央处理器-图形处理器组成的异构系统中，规划了多GPU并行运算处理雷达信号处理的算法。

关键词：软件雷达信号；处理技术；并行计算

一、前言

目前，雷达正在向数字化和软件化的方向发展，软件雷达采用开放式、标准化、通用化的硬件平台，通过现场加载的模块化软件实现雷达的各种功能，使软件雷达拥有多功能、多模式的发展潜力，同时具有研制和改进周期短、费用低、维护方便等诸多优势。因而，近年来成为相关领域的研究热点。

一直以来，软件雷达实现的瓶颈问题之一是实时性问题。其中信号处理的实时性更为突出，因而相当一部分工作都是集中在信号处理的软件化工作上，研究的主流方案一般都采用软件和硬件耦合紧密的多DSP+FPGA板实现。近年来，基于通用计算机平台的计算机图形处理器（Graphic Process Unit，GPU）运算能力的提升逐渐可为软件雷达的实现提供硬件支持。目前，GPU的主要用途由图形渲染已经过渡到通用计算方面，其含义也已由图形处理器演变为通用处理器。GPU属于众核架构，拥有数以百计的计算单元，单精度浮点处理能力已超过1TFlops，同时其双精度浮点处理能力也得到了加强，最高可达到600GFlops。针对基于GPU架构的并行计算研究也成为热点。在GPU加速雷达信号处理领域，提出基于GPU对软件雷达体系的设计，主要工作集中在信号的下变频和I和Q两路的分解。……