[发明专利]一种用于MUSIC算法特征值分解的多核并行处理方法在审

专利信息
申请号: 202011102859.5 申请日: 2020-10-15
公开(公告)号: CN112214729A 公开(公告)日: 2021-01-12
发明(设计)人: 郭晓双;郑巧珍;马亮;杜科;黄飞;张鹏;王静;董千里;李乾 申请(专利权)人: 上海无线电设备研究所
主分类号: G06F17/16 分类号: G06F17/16
代理公司: 上海元好知识产权代理有限公司 31323 代理人: 张妍;周乃鑫
地址: 200233 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 music 算法 特征值 分解 多核 并行 处理 方法
【说明书】:

一种用于MUSIC算法特征值分解的多核并行处理方法,对用于MUSIC算法的复Hermite矩阵基于DSP多核并行优化,进行原始数据初始化及迭代特征值分解。本发明解决了MUSIC算法特征值分解通过DSP工程实现的问题,同时兼具DSP多核并行计算提高算法效率,采样数据少,特征向量包含的噪声子空间与信号子空间正交性好的特点。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域,特别涉及一种用于MUSIC算法特征值分解的多核并行处理方法。

背景技术

阵列信号处理广泛应用于提高信号处理效率方面,超分辨空间谱估计方法即MUSIC算法是其中的一种经典算法,特征值分解作为MUSIC算法的重要计算步骤,对MUSIC算法的性能有着重要作用。

在特征值分解算法领域提出了乘幂法,QR分解法以及Jacobi等算法,并对特征值分解的优化实现展开了研究:

陈建兵等在文献乘幂法求矩阵特征向量与特征值的初始向量及循环控制中,介绍了用矩阵迭代法求解矩阵的特征值与特征向量时的初始向量选取和循环控制条件。

冯天祥等在文献非对称三对角矩阵的特征值中,用带Wilkinson位移的 QR方法求出对称三对角矩阵的特征值。

王飞等在文献实对称矩阵特征值分解高速并行算法的FPGA实现中,对矩阵特征值分解的Jacobi算法进行了并行改进,采用脉动阵列结构在FPGA 上高速并行实现了对数据协方差矩阵的特征值分解。

公开号为CN103364828A的中国专利中介绍了一种基于递推和乘幂法的第三代相干体算法快速实现方法,利用时间/空间递推来大幅度降低构建协方差矩阵的运算量;在对协方差矩阵进行特征分解求取主特征值时,合理的选择乘幂法的初始向量,使得利用乘幂法计算协方差矩阵主特征值时的迭代次数减少。

公开号为CN104155648A的中国专利中介绍了基于阵列数据重排的高频地波雷达单次快拍MUSIC测向方法。

公开号为CN106940689A的中国专利中介绍了实对称矩阵特征值分解高速并行算法的FPGA实现,介绍利用FPGA实现特征值分解的Jacobi算法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于MUSIC算法特征值分解的多核并行处理方法,解决了MUSIC算法特征值分解通过DSP工程实现的问题,同时兼具DSP多核并行计算提高算法效率,采样数据少,特征向量包含的噪声子空间与信号子空间正交性好的特点。

为了达到上述目的,本发明提供一种用于MUSIC算法特征值分解的多核并行处理方法,对用于MUSIC算法的复Hermite矩阵基于DSP多核并行优化,进行原始数据初始化及迭代特征值分解;

所述原始数据初始化的方法包含:特征向量矩阵初始化、构造扩展实对称矩阵、以及构造实对称平方矩阵;

所述迭代特征值分解的方法包含:迭代要素计算、主元要素更新、以及迭代终止判断。

所述特征向量矩阵初始化包含:

全局变量初始化过程,在共享内存构造单位矩阵,矩阵维度为2N*2N;

特征值分解初始化过程,采用内存拷贝函数,用单位矩阵对特征向量矩阵进行初始赋值;

特征向量矩阵初始赋值采用8核并行计算,核i处理数据量为D_i, D_i=4*N2/8,(i=0,1,…7)。

所述构造扩展实对称矩阵包含:

采用EDMA数据搬移函数对用于特征值分解的复Hermite矩阵进行分解,提取矩阵的实部矩阵和虚部矩阵,并分配数据至各核存储空间,实部、虚部矩阵维度为N*N,各核处理实部、虚部矩阵第N/8*N行数据;

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