基于GPU的非相干消色散算法*

托乎提努尔，张海龙，王 杰，冶鑫晨

(1. 中国科学院新疆天文台，新疆 乌鲁木齐 830011；2. 中国科学院射电天文重点实验室，江苏 南京 210008；3. 国家天文科学数据中心，北京 100101)

宇宙空间中的星际介质(Inter-Stellar Medium, ISM)[1]包含大量电离气体云、中性尘埃粒子和自由电子等物质。脉冲星信号在宇宙空间传播时因为星际介质色散的影响而降低速度，高频无线电波传播速度比低频快，所以高频和低频电磁波到达射电望远镜的时间不一致，脉冲星信号因此出现能量分散而使脉冲轮廓加宽，信噪比下降，甚至脉冲信号消失。

为了解决脉冲星信号色散问题，天文学家研究了消除色散的方法[2-3]及高速消色散处理技术。利用多通道滤波器组[4]对脉冲星信号进行通道划分，生成多个窄带信号，针对窄带信号进行时间延迟处理，每个通道延迟时间可以通过色散公式计算，最后将所有窄带通道累加，获得高信噪比的脉冲信号。

非相干消色散是脉冲星观测数据处理中最常用的色散处理方法，具有实现简单、速度快、数据后期处理灵活等优势。在脉冲星搜寻中，随着色散量(Dispersion Measure, DM)、数据通道及采样数量的增加，非相干消色散算法的计算量迅速增加，通常的计算平台难以实现脉冲星数据的实时处理。近年来，图形处理器[5-6]的可编程能力及并行处理能力迅速提高，应用范围不断扩展，在中央处理器 + 图形处理器混合计算系统中，图形处理器的加入大大提高了整个系统的数据处理能力。高性能图形处理器集群可提供强大的计算资源，能够满足海量天文数据实时处理的需求，从而解决脉冲星消色散算法计算量巨大、无法实时处理的问题。……