[發(fā)明專利]脈沖星相干消色散系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010130257.4
• 申請(qǐng)日: 2020-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111368252A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 托乎提努爾;王娜;張海龍;王杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院新疆天文臺(tái)
• 主分類號(hào): G06F17/14
• 分類號(hào): G06F17/14;G06T1/20
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 吳夢(mèng)圓

1.一種相干消色散的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：讀取脈沖星基帶數(shù)據(jù)；對(duì)主機(jī)端CPU和設(shè)備端GPU變量和參數(shù)進(jìn)行初始化；

步驟2：CPU和GPU的數(shù)據(jù)處理相對(duì)獨(dú)立，通過(guò)指針傳遞方式，交換數(shù)據(jù)；

步驟3：將CPU內(nèi)存的數(shù)據(jù)復(fù)制到GPU顯存；

步驟4：設(shè)置及初始化FFT plan，使用cufftPlan1d(plan,fftsize,CUFFT_C2C,BATCH)設(shè)置1D復(fù)數(shù)到復(fù)數(shù)FFT算法執(zhí)行規(guī)則；

步驟5：計(jì)算FFT算法；

步驟6：CPU啟動(dòng)GPU kernel函數(shù)，分配GPU多線程任務(wù)，在頻率域，計(jì)算脈沖星信號(hào)與星際介質(zhì)函數(shù)chirp的乘法運(yùn)算，在設(shè)備端GPU的多線程執(zhí)行相干消色散處理算法；

步驟7：將GPU Kernel處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成時(shí)域信號(hào)，設(shè)置1D逆IFFT plan，即計(jì)算逆快速傅里葉變換；

步驟8：將處理結(jié)果復(fù)制到CPU，并且數(shù)據(jù)重疊的部分去掉；

步驟9：寫(xiě)入文件，如果所有數(shù)據(jù)的消色散處理結(jié)束，釋放GPU設(shè)備端開(kāi)辟的內(nèi)存資源。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1中脈沖星基帶數(shù)據(jù)的格式為psrdada，文件包含頭部信息和數(shù)據(jù)部分；

所述主機(jī)端CPU和設(shè)備端GPU變量和參數(shù)包括觀測(cè)頻率、帶寬及DM值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中主機(jī)端CPU使用cudaMalloc函數(shù)，分配GPU內(nèi)存空間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中GPU顯存和CPU內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)C和CUDA API的內(nèi)存管理函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5中的FFT運(yùn)算中N點(diǎn)復(fù)數(shù)采樣的FFT中重疊n_DM點(diǎn)采樣，F(xiàn)FT的運(yùn)算使用CUDA并行架構(gòu)的cuFFT library，其函數(shù)是一個(gè)全局函數(shù)，在整個(gè)程序中有效，并且只有Host能夠調(diào)用該函數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述FFT的運(yùn)算無(wú)法在GPU上執(zhí)行整個(gè)運(yùn)算，完成cuFFT函數(shù)調(diào)用后，控制權(quán)將返回主機(jī)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟6中在GPU中計(jì)算星際介質(zhì)逆?zhèn)鬏敽瘮?shù)，與CPU算法不同之處在于，F(xiàn)FT信號(hào)與H^-1(f)的復(fù)數(shù)乘法在GPU中進(jìn)行獨(dú)立并行計(jì)算，節(jié)省時(shí)間以及消除內(nèi)存訪問(wèn)的延遲。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟7中利用cuFFT的cufftExecC2C()函數(shù)并行高速實(shí)現(xiàn)快速傅里葉逆變換算法，將GPU Kernel處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成時(shí)域信號(hào)。

9.一種采用如權(quán)利要求1-8任一所述的方法的相干消色散的系統(tǒng)，其特征在于，包括CPU和GPU，軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境包括CUDA和Linux操作系統(tǒng)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的相干消色散的系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU選用Intel XeonE5-1620 CPU，所述GPU選用NVIDIA GPU，所述CUDA選用CUDA 10.0，所述Linux操作系統(tǒng)選用Ubuntu 18.04。