专利名称：一种基于gpu的外辐射源雷达直达波杂波对消实时处理方法
技术领域：
本发明是一种基于GPU的外辐射源雷达直达波杂波对消实时处理方法，涉及外辐射源雷达(PBR)信号处理领域，具体涉及到杂波抑制及其实时信号处理。
背景技术：
在外辐射源雷达信号处理领域，由于辐射源并非专门按照雷达的处理需求设计，造成了雷达回波信号中存在很强的直达波、杂波。由于接收信号不可控，且广播、电视等外辐射源天线下视，会造成直达波、杂波往往高于信号60 140dB，在经过相干匹配后仍然有很强的旁瓣，会淹没远距离和低速目标，因而直达波、杂波抑制是PBR雷达面临的核心技术问题之一。在PBR体制雷达系统中，采用参考天线接收直达波信号，用于杂波抑制及PCL(被动相干)处理。其中，直达波、杂波抑制算法主要包括CLEAN算法、自适应滤波算法、空域对消算法等。由于外辐射源雷达常用于预警系统，对于实时处理能力要求很高，而直达波、杂波抑制作为外辐射源雷达信号处理领域的关键技术，其实时信号处理能力对系统性能起到至关重要的作用。随着图形处理器GPU在通用计算领域的发展，基于GPU的这一新型计算平台的并行处理算法为外辐射源雷达实时信号处理领域提供了新的解决方案。目前国内外的外辐射源雷达系统多采用自适应滤波算法，其杂波抑制性能较高，且运算量较低，但需要通过逐点迭代处理的方式，较难实现并行处理，对于较长时间、较高采样率的数据，难以满足实时处理需求。因而需要设计适合于并行处理的杂波抑制算法，本发明设计了一种优化的杂波处理流程，采用并改进适合并行处理的杂波抑制方法，利用GPU解决方案加速，以达到实时处理要求。近年来，杂波抑制的首选方法为变步长NLMS，特别是针对数字电视信号的外辐射源雷达，由于NLMS算法较SIM、CLEAN、格型滤波Lattice算法等计算量小，较LMS算法收敛速度快，不存在噪声放大现象，因而得到广泛应用。采用NLMS方法，需要顺序迭代，每次迭 代依赖于前一次迭代处理的结果，不适于并行计算，无法采用GPU加速。以基于DTTB数字电视信号的外辐射源雷达为例，9MHz采样率下对消Is数据，采用3次NLMS自适应迭代(保证实际系统中算法稳定性)，滤波器阶数为1000阶时，CPU计算时间约为44s，远无法满足实时要求。NLMS算法迭代公式如下:
权利要求
1.一种基于GPU的外辐射源雷达直达波杂波对消实时处理方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步、信号分段并行处理；将T秒待处理信号ref (n)，echo (η)进行分段:refj (η) = ref (n+ (i_l) *N) i = I, 2,...，Μ, MN>LechOi (n) =echo (n+(i_l) *N)，i = 1，2，...，M，MN > L 其中，ref (n)，echo (n)分别为参考信号和待处理的回波信号，L为待处理信号总长度，对Is数据，9MHz采样率，L=9e6，M为分段数目，N为各段长度； 并行处理后并行进行下面第二步、第三步； 第二步:采用BLMS方法对第一步并行处理后的各段信号ref^n)和ech0i (η)进行对消处理； 第三步:采用GPU对第一步处理后的各段信号进行并行处理，各段内数据处理采用多线程计算FFT，对输出结果去除重叠区域并进行拼接，同时输出最后一块数据的滤波器系数，作为后续数据处理的初始权系数； 第四步、将第二、三步的处理方法重复处理K次后，其中K为预设整数值，即获得了第I个T秒数据的迭代结果；将迭代最终获得的滤波器系数w(n)作为下I秒数据的初始滤波器权值，即对第一段数据迭代K次，对后续数据仅需要对数据处理一次即可。
2.如权利要求1所述的一种基于GPU的外辐射源雷达直达波杂波对消实时处理方法，其特征在于，第一步中分段时各段间选取长度为I的数据重叠区域，保证在对消后拼接数据时不存在跳变点。
3.如权利要求1或2所述的一种基于GPU的外辐射源雷达直达波杂波对消实时处理方法，其特征在于，第四步中重复处理K次时，每次采用不同步长U，以保证得到较高杂波抑制比。
4.如权利要求1或2所述的一种基于GPU的外辐射源雷达直达波杂波对消实时处理方法，其特征在于，第一步和第二步中采用GPU对各段数据并行处理优化，各段内数据处理采用多线程计算FFT，达到加速的目的。
全文摘要
本发明提出了一种基于GPU的外辐射源雷达直达波杂波对消实时处理方法，建立了一种高效的并行处理流程，提高了算法的实时处理能力。第一步、信号分段并行处理；将T秒待处理信号进行分段；第二步采用BLMS方法对第一步并行处理后的各段信号进行对消处理；第三步采用GPU对第一步处理后的各段信号进行并行处理，各段内数据处理采用多线程计算FFT，对输出结果去除重叠区域并进行拼接，同时输出最后一块数据的滤波器系数，作为后续数据处理的初始权系数；第四步将迭代最终获得的滤波器系数w(n)作为下1秒数据的初始滤波器权值，即对第一段数据迭代K次，对后续数据仅需要对数据处理一次即可。
文档编号G01S7/41GK103197300SQ201310099540
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者胡东辉, 关欣, 仲利华, 李晓波, 丁赤飚 申请人:中国科学院电子学研究所