[发明专利]一种基于GPU加速的雷达信号旁瓣对消实现方法

说明书

本发明属于雷达信号处理技术领域，涉及一种基于GPU加速的雷达信号旁瓣对消实现方法。本发明利用GPU的高速并行计算能力，对算法进行并行优化，使之能够适用GPU的高速并行计算能力；在GPU运算中使用共享内存方法，减少内存访问量，提高运算速度；实现了对主副通道数可变的回波信号的旁瓣对消，利用GPU并行处理，满足实时性要求。在GPU显存充足的情况下，可以支持多脉冲的信号旁瓣对消处理，并保持运算时间满足实时性要求。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，涉及一种基于GPU加速的雷达信号旁瓣对消实现方法。

背景技术

相控阵雷达具有发射效率高、功能多样性、探测和跟踪能力高、波束形状多样性、可靠性高、多路并行工作等优点，许多国家的预警雷达或机载火控雷达均采用了相控阵体制。在现代战争中，雷达工作的空间环境是十分复杂的在雷达所面临的干扰中最难对付的是有源干扰。由于雷达的主波束宽度较窄，有源干扰容易从雷达的旁瓣进入。尽管目前设计的天线旁瓣电平已经做得较低(-30dB以下)，但由于干扰信号往往比有用信号强得多(达80dB)，所以从天线旁瓣进入的干扰信号有时仍远大于从主瓣进入的信号，致使信号检测的难度增大。通常对付这种从旁瓣进入的有源干扰的有效方法是采用旁瓣对消SLC技术。旁瓣对消作为相控阵雷达信号处理理论的一种具体运用，它采用空间滤波技术，通过辅助接收通道在干扰方向形成零点，实现对干扰信号的抑制。它是一种能有效抑制旁瓣有源干扰的技术措施。旁瓣相消技术是用来对抗从旁瓣进入的类噪声压制式干扰。使用多个辅助天线，对辅助通道和主通道的复信号进行权值计算，然后再对辅助通道信号加权，并将加权结果与主通道合并，体现在合成的天线方向图中便是干扰机方向有凹口(零点)，换言之该角度的压制式干扰被消掉，如果不间断地根据主辅通道信号来计算，产生凹口，即可跟踪旁瓣的压制式干扰机而达到旁瓣相消的目的。

发明内容

为了满足雷达信号处理的实时性要求，旁瓣对消系统必须具有很高的时间性能，本发明利用GPU的高速计算能力，设计了一种基于GPU加速的旁瓣对消实现方法，能够以较快的速度完成可变多通道信号的旁瓣对消，满足系统信号处理实时性要求。

本发明的技术方案是，一种基于GPU加速的雷达信号旁瓣对消实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将数据按照主通道、辅助通道顺序存放在GPU显存中，GPU线程结构为三维网格，令三维网格每个x方向维度所有线程块完成对应一个通道的计算、网格y方向维度为通道数、网格z维度为脉冲数；

S2、基于GPU的并行计算特征，计算辅助通道信号间互相关矩阵和主通道信号和辅助通道信号间互相关矢量；具体为：

将每个辅助通道信号N_i(n)分别与其他辅助通道信号做点积，n＝1,2,…,Len，Len为辅助通道数量，在信号N_i(n)与N_k(n)元素对应相乘完成之后，把乘法结果叠加得到内积，得到互相关矩阵M_n，k＝1,2,…,Len；

同理将每个主通道信号S_j(n)分别与所有辅助通道信号N_k(n)做点积，j＝1,2,…,Gen，Gen为主通道数量，得到互相关矢量R_sd；

S3、计算权值，将得到的互相关矩阵求其广义逆并与各主通道对应的互相关矢量R_sd相乘，得到每个主通道对应的最优权矢量W_opt：

S4、加权并合并：得到权矢量之后，将对应权矢量乘到对应辅助通道信号上并合并到主通道信号，在GPU上每个线程负责一个点的运算，最终完成旁瓣对消。