[發(fā)明專利]基于GPU的外輻射源雷達信號實時處理系統(tǒng)及處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210192717.1
• 申請日: 2012-06-13
• 公開（公告）號: CN102707272A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王俊;劉田;夏斌;武勇;謝夢瑤;賈永勝;何春娟;董亮玉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于GPU的外輻射源雷達信號實時處理系統(tǒng)，其特征在于它包括：

八陣元天線，用于同時接收8個調(diào)頻廣播基站的信號，得到8路輸出信號；

數(shù)據(jù)采集單元，用于接收八陣元天線輸出的8路信號，并對這8路信號依次進行寬帶放大、帶通采樣、A/D變換和數(shù)字下變頻處理，獲得8路數(shù)字基帶信號，輸出給數(shù)字信道化接收單元；

數(shù)字信道化接收單元，用于對數(shù)據(jù)采集單元輸出的8路數(shù)字基帶信號進行數(shù)字化接收，將每路數(shù)字基帶信號送入FPGA做數(shù)字信道化處理，在FPGA中經(jīng)過抽取、多相濾波后選擇輸出8個頻點的信號，這8個頻點的信號分別對應(yīng)于8個調(diào)頻廣播基站的信號發(fā)射頻率f₁，f₂,…,f₈，即整個數(shù)字信道化接收單元共輸出8*8=64路信號給數(shù)據(jù)傳輸單元；

數(shù)據(jù)傳輸單元，用于將數(shù)字信道化接收單元獲得的64路數(shù)字基帶信號進行打包處理，并通過2塊千兆網(wǎng)卡寫入到工作站中進行信號處理；

數(shù)據(jù)處理單元，采用插有4塊GPU顯卡的工作站，用于讀取從數(shù)據(jù)傳輸單元傳輸?shù)?4路數(shù)字基帶信號，并對這64路數(shù)字基帶信號先進行數(shù)字波束形成，得到8個頻點的參考信號和目標回波信號，繼而依次對獲得的8個頻點的參考信號和目標回波信號進行自適應(yīng)雜波對消、距離-多普勒二維相關(guān)運算、恒虛警檢測以及對目標的比幅測角處理，每塊GPU顯卡負責2個頻點的信號處理，4塊GPU并行完成8個頻點的信號處理，處理結(jié)果通過網(wǎng)線傳輸給終端顯控單元；

終端顯控單元，它包括控制子模塊和顯示子模塊兩部分，該控制子模塊，用于向信號處理單元發(fā)送控制命令并設(shè)置初始參數(shù)，該顯示子模塊，用于對信號處理單元獲得的8個頻點的目標信息進行目標融合和航跡處理，通過點跡凝聚，航跡起始、點跡與航跡的關(guān)聯(lián)、航跡消亡的處理，得到目標距離-多普勒航跡信息，并根據(jù)目標角度信息解算出目標的位置，顯示出目標的真實航跡。

2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的基于GPU的外輻射源雷達信號實時處理系統(tǒng)，其特征在于八陣元天線，是由8根半波振子天線以相等的方位排列組成的圓陣陣列天線，天線陣中心高度距地面約7m，圓陣直徑3.06m，方位間隔45°，天線陣總共覆蓋范圍為360°。

3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的基于GPU的外輻射源雷達信號實時處理系統(tǒng)，其特征在于八陣元天線的8路輸出信號，包括調(diào)頻廣播基站的直達波信號，經(jīng)運動目標反射的調(diào)頻廣播基站回波信號，以及多徑雜波和噪聲信號。

4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的基于GPU的外輻射源雷達信號實時處理系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)采集單元，包括低噪聲放大器、帶通濾波器、A/D變換器和數(shù)字下變頻處理模塊，八陣元天線輸出的8路信號通過低損耗電纜送入8路低噪聲放大器進行寬帶放大，經(jīng)放大后的每路信號送入帶通濾波器進行帶通采樣，得到8路模擬中頻信號，再通過A/D變換器對模擬中頻信號進行數(shù)字化，并將數(shù)字化后的中頻信號通過數(shù)字下變頻處理模塊進行數(shù)字下變頻處理，得到8路數(shù)字基帶。

5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的基于GPU的外輻射源雷達信號實時處理系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)傳輸單元，采用2塊千兆以太網(wǎng)卡，利用WinPcap開源庫將前端數(shù)據(jù)進行打包，通過網(wǎng)線將數(shù)據(jù)直接寫入到工作站中分配的內(nèi)存緩沖區(qū)中。

6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的基于GPU的外輻射源雷達信號實時處理系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)處理單元，包括數(shù)字波束形成模塊、雜波對消模塊、距離-多普勒處理模塊、恒虛警檢測模塊和比幅測角模塊；數(shù)字波束形成模塊對數(shù)據(jù)傳輸單元傳輸?shù)?4路信號進行數(shù)字波束形成，得到8個頻點的參考信號和目標回波信號，每個頻點的參考信號和目標回波信號通過雜波對消模塊進行雜波對消處理，將雜波對消處理結(jié)果輸入給距離-多普勒處理模塊進行距離-多普勒二維相關(guān)運算，并將運算結(jié)果輸入給恒虛警檢測模塊進行恒虛警檢測處理，再通過比幅測角模塊對恒虛警檢測處理結(jié)果進行比幅測角處理，獲得目標的距離、多普勒和方位信息。