[發明專利]利用GPU對時分MIMO雷達信號進行處理的方法

在審

• 申請號: 202010860558.2
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111796251A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 劉高高;蔡晶晶;楊江洪;李鵬;秦國棟;武斌;鮑丹
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發明公開了一種利用GPU對時分MIMO雷達信號進行處理的方法，主要解決現有基于CPU處理MIMO雷達信號速度慢和算法復雜的問題。其方案是：1)在CPU和GPU端分配內存，并將時分MIMO雷達信號的回波數據拷貝到GPU中；2)選取窗系數矩陣，將其與GPU中的回波數據點乘，得到加窗處理矩陣，3)對加窗處理矩陣進行二維傅里葉變換，得到目標顯示二維傅里葉變換矩陣；4)對二維傅里葉變換矩陣依次進行波束形成和恒虛警檢測處理，得到恒虛警檢測矩陣；5)將恒虛警檢測矩陣拷貝到CPU端并輸出，完成對時分MIMO雷達信號的處理。本發明極大地提高了對時分MIMO雷達信號處理的速度，可用于城市低空目標的探測。

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，特別涉及一種基于GPU的改進的信號處理方法，可用于時分MIMO雷達信號處理系統。

背景技術

多輸入多輸出MIMO雷達是最近幾年才發展成為一種新體制雷達，多輸入多輸出MIMO雷達波形分集的特性使其性能優于傳統的相控陣雷達。MIMO雷達的發射信號有時分和頻分兩種，采用頻分的方式發射MIMO雷達信號，傳統對MIMO雷達信號的處理都是使用頻分信號進行處理。

西安電子科技大學的張盼盼在知網上發表的文章《MIMO雷達信號處理及工程實現》方法，其使用可編程邏輯門陣列FPGA+數字信號處理DSP的組合方式，構建了信號處理軟件系統及算法模塊的功能框架，對頻分MIMO雷達信號進行處理，該方法成本昂貴而且可擴展性都很差，處理速度慢。

西安電子科技大學的陳雁飛在知網上發表的文章《MIMO雷達認知發射研究及仿真軟件設計》方法，介紹了基于中央處理器CPU的認知雷達認知發射綜合仿真軟件設計方法，采用CPU對頻分MIMO雷達信號進行處理，該方法采用頻分信號作為發射波形，故處理流程比較復雜。

西安電子科技大學的王韓浩在知網上發表的文章《基于GPU的MIMO雷達接收處理和并行實現》方法，其使用模塊化設計思想，對頻分MIMO雷達信號進行GPU加速處理，該方法的處理流程比較復雜，難以滿足實時性要求。

隨著硬件的飛速發展，GPU運算能力不斷增強與軟件開發環境的不斷完善，運用GPU對MIMO雷達回波信號進行處理已經成為一種趨勢，但目前的GPU對雷達信號進行處理僅用在頻分雷達上，不能對時分MIMO雷達信號進行加速處理。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提出一種利用GPU對時分MIMO雷達信號進行處理的方法，以簡化時分MIMO雷達信號的處理流程，提高時分MIMO雷達信號的處理速度。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

1)在CPU和GPU端分配內存；

2)將時分MIMO雷達信號的回波數據拷貝到GPU中；

3)在GPU中對時分MIMO雷達信號的回波數據進行目標顯示處理；

3a)選取切比雪夫窗或泰勒窗或其它窗的系數矩陣H，對GPU中的回波數據與所選窗系數矩陣進行點乘，得到加窗處理矩陣D；

3b)對加窗處理矩陣D做二維傅里葉變換處理，得到目標顯示二維傅里葉變換矩陣E；

4)在GPU中對目標顯示二維傅里葉變換矩陣E進行MIMO波束處理，并對MIMO波束處理后的數據進行恒虛警檢測處理，得到恒虛警檢測矩陣Z；

5)將GPU中恒虛警檢測矩陣Z拷貝到CPU端并輸出，完成對時分MIMO雷達信號的處理。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

第一，相對于傳統的基于CPU的MIMO雷達信號處理方法，本發明采用GPU技術對MIMO雷達信號處理流程進行加速，提高了信號處理效率；