基于分数阶傅里叶变换的水下航行器LFM回波检测算法的GPU优化实现

作者：詹飞; 马晓川; 吴永清; 王磊; 杨力

来源：中国电子科学研究院学报, 2019, 14(08): 851-859.

• 图形处理器
• 分数阶傅里叶变换
• 线性调频信号
• 无人水下航行器
• 回波检测

线性调频(LFM)信号是主动声呐探测系统的常用信号,由于信号分辨率的限制,速度估计误差较大。随着分数阶傅里叶变换(FRFT)技术的研究,利用FRFT可以在低信噪比环境和强混响背景下实现对目标距离和速度的有效估计。但是FRFT方法的计算复杂度是常规处理算法的数百倍,无法满足无人水下航行器(UUV)等平台的实时处理要求。针对此问题,本文基于图形处理器(GPU),通过优化LFM回波检测算法处理流程和设计算法的GPU映射框架,使算法的计算复杂度降低约33%,并且可以高效并行实现。实验数据测试结果表明,GPU方案在嵌入式GPU平台上的执行时间始终小于数据的更新时间,满足UUV数据处理的实时性要求。因此,FRFT方法可以应用于以嵌入式GPU平台为处理核心的UUV声呐信号处理系统。

• 单位
  中国科学院声学研究所; 中国科学院大学