[发明专利]利用GPU对时分MIMO雷达信号进行处理的方法

说明书

本发明公开了一种利用GPU对时分MIMO雷达信号进行处理的方法，主要解决现有基于CPU处理MIMO雷达信号速度慢和算法复杂的问题。其方案是：1)在CPU和GPU端分配内存，并将时分MIMO雷达信号的回波数据拷贝到GPU中；2)选取窗系数矩阵，将其与GPU中的回波数据点乘，得到加窗处理矩阵，3)对加窗处理矩阵进行二维傅里叶变换，得到目标显示二维傅里叶变换矩阵；4)对二维傅里叶变换矩阵依次进行波束形成和恒虚警检测处理，得到恒虚警检测矩阵；5)将恒虚警检测矩阵拷贝到CPU端并输出，完成对时分MIMO雷达信号的处理。本发明极大地提高了对时分MIMO雷达信号处理的速度，可用于城市低空目标的探测。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，特别涉及一种基于GPU的改进的信号处理方法，可用于时分MIMO雷达信号处理系统。

背景技术

多输入多输出MIMO雷达是最近几年才发展成为一种新体制雷达，多输入多输出MIMO雷达波形分集的特性使其性能优于传统的相控阵雷达。MIMO雷达的发射信号有时分和频分两种，采用频分的方式发射MIMO雷达信号，传统对MIMO雷达信号的处理都是使用频分信号进行处理。

西安电子科技大学的张盼盼在知网上发表的文章《MIMO雷达信号处理及工程实现》方法，其使用可编程逻辑门阵列FPGA+数字信号处理DSP的组合方式，构建了信号处理软件系统及算法模块的功能框架，对频分MIMO雷达信号进行处理，该方法成本昂贵而且可扩展性都很差，处理速度慢。

西安电子科技大学的陈雁飞在知网上发表的文章《MIMO雷达认知发射研究及仿真软件设计》方法，介绍了基于中央处理器CPU的认知雷达认知发射综合仿真软件设计方法，采用CPU对频分MIMO雷达信号进行处理，该方法采用频分信号作为发射波形，故处理流程比较复杂。

西安电子科技大学的王韩浩在知网上发表的文章《基于GPU的MIMO雷达接收处理和并行实现》方法，其使用模块化设计思想，对频分MIMO雷达信号进行GPU加速处理，该方法的处理流程比较复杂，难以满足实时性要求。

随着硬件的飞速发展，GPU运算能力不断增强与软件开发环境的不断完善，运用GPU对MIMO雷达回波信号进行处理已经成为一种趋势，但目前的GPU对雷达信号进行处理仅用在频分雷达上，不能对时分MIMO雷达信号进行加速处理。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种利用GPU对时分MIMO雷达信号进行处理的方法，以简化时分MIMO雷达信号的处理流程，提高时分MIMO雷达信号的处理速度。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

1)在CPU和GPU端分配内存；

2)将时分MIMO雷达信号的回波数据拷贝到GPU中；

3)在GPU中对时分MIMO雷达信号的回波数据进行目标显示处理；

3a)选取切比雪夫窗或泰勒窗或其它窗的系数矩阵H，对GPU中的回波数据与所选窗系数矩阵进行点乘，得到加窗处理矩阵D；

3b)对加窗处理矩阵D做二维傅里叶变换处理，得到目标显示二维傅里叶变换矩阵E；

4)在GPU中对目标显示二维傅里叶变换矩阵E进行MIMO波束处理，并对MIMO波束处理后的数据进行恒虚警检测处理，得到恒虚警检测矩阵Z；

5)将GPU中恒虚警检测矩阵Z拷贝到CPU端并输出，完成对时分MIMO雷达信号的处理。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，相对于传统的基于CPU的MIMO雷达信号处理方法，本发明采用GPU技术对MIMO雷达信号处理流程进行加速，提高了信号处理效率；