Архив статей журнала
Настоящая статья посвящена разработке энергоэффективных реализаций алгоритмов цифровой обработки сигналов в многоканальном радиолокаторе с пространственным разнесением передающих и приемных групп антенных элементов для оценки параметров целей на вычислителях с различной архитектурой. В соответствие общемировой тенденцией рассматривается возможность применения вычислителей с параллельной архитектурой для цифровой обработки широкополосных радиолокационных сигналов. Авторами предложена реализация процедуры обработки отраженного сигнала многоканального радиолокатора с пространственным разнесением передающих и приемных групп антенных элементов с использованием технологии общих вычислений на графических картах (GPGPU). Проведена оценка производительности разработанного решения на различных GPU с разной микроархитектурой. Предложен критерий оценки производительности алгоритма обработки в виде отношения пропускной способности алгоритма к пиковой пропускной способности памяти вычислителя. Проведена численная оценка эффективности использования пропускной способности памяти вычислителя разработанного алгоритма в сравнении с известными реализациями на GPU. Целью работы является обнаружение и оценка параметров целей в реальном масштабе времени с помощью многоканального радиолокатора с пространственным разнесением передающих и приемных групп антенных элементов, используя доступный на рынке вычислитель с минимально возможными массогабаритными характеристиками. Для достижения поставленной цели исследований решены задачи: - выбора и адаптации алгоритмов, позволяющих проводить оценку параметров целей в многоканальном радиолокаторе с пространственным разнесением передающих и приемных групп антенных элементов; - реализации выбранных алгоритмов с учетом архитектуры вычислителя, позволяющих проводить оценку фоновоцелевой обстановки в реальном масштабе времени; - оценки производительности полученного решения. В процессе разработки алгоритма цифровой обработки сигнала многоканальным радиолокатором с пространственным разнесением передающих и приемных групп антенных элементов проведен анализ нескольких вариантов реализации алгоритма с учетом архитектуры параллельного вычислителя, что позволило выполнить обработку кадра радиоизображения, состоящего из 8 млн. комплексных отсчетов, за время менее 50 мс. на графическом процессоре NVIDIA Jetson AGXXavier. Показана обратная зависимость времени обработки кадра от величины пиковой пропускной способности памяти GPU. Предложен критерий оценки производительности алгоритма обработки. Проведена численная оценка эффективности использования пропускной способности памяти вычислителя разработанного алгоритма в сравнении с известными реализациями на GPU. Выигрыш разработанного алгоритма составляет в среднем 5 раз по сравнению с результатами, полученными другими авторами. По сравнению с ПЛИС реализация двумерного БПФ на GPU оказывается в 17 раз быстрее. Практическая значимость разработанного авторами функционального программного обеспечения не налагает никаких ограничений на количество приемных и передающих каналов и может быть использовано для обработки сигналов в многоканальных радиолокаторах с пространственным разнесением передающих и приемных групп антенных элементов с большим количеством каналов.