分块变换和GPU并行的遥感影像快速正射校正方法

正射校正是整个遥感数据处理过程中计算量最大、耗时最长的步骤之一,已经成为制约整个遥感数据处理快速完成的瓶颈。为了提高正射校正处理效率,文章系统地探讨了基于分块三维直接线性变换和图形处理单元(GPU)并行的遥感影像快速正射校正方法。首先针对正射校正坐标转换计算量过大的问题,提出了分块三维直接线性变换策略,有效地降低了坐标转换的计算量;在此基础上,采用"渐进式"策略开展GPU并行处理,首先通过GPU并行映射(核函数任务映射、基本设置),使方法在GPU上可执行,然后通过"两层次"性能优化(核函数性能优化、整体流程性能优化),进一步提高了方法的执行效率。在CPU和GPU组成的实验环境中,使用文中方法对"高分二号"卫星全色标准景影像进行实验,GPU执行时间仅为5.13s,与CPU相比,相应加速比达到142.42倍,可以满足对大数据遥感影像的快速正射校正需求。     

无人机载MiniSAR实时成像处理GPU异步优化

合成孔径雷达(SAR)以其全天候、全天时的工作特性及其分辨率不随平台高度变化的成像特性，已成为航天遥感、目标检测领域重要的传感器之一。SAR算法复杂度往往与成像分辨率呈正相关，其中计算量问题成为雷达成像实时性的一大挑战。无人机载MiniSAR具有小型化、低功耗、灵活性强和隐蔽性强等优点，其小型化使设备计算能力受限，加剧了复杂度与分辨率之间的矛盾。图形处理单元(GPU)和多线程技术发展迅速，为无人机载MiniSAR实时成像提供了平台。本文根据实时处理机数据流和GPU异构系统的特点，提出了一种GPU异步优化方案，该方案可明显提高中央处理单元(CPU)与GPU之间的并行工作效率，节约大部分的数据存取开销。实验结果证明:GPU的成像效率是单CPU系统的12倍左右，在此基础上，使用GPU异步优化方案后效率可继续提升15%左右。本文提出的设计思路可显著缓解无人机载MiniSAR的实时成像计算压力。     

一种非数据辅助前向结构载波频偏估计的算法

文章给出了一种适用于MPSK解调的非数据辅助(NDA)载波频偏估计算法,该算法采用前向开环载波同步方式,利用相邻样本之间的相关信息提取载波频偏,具有同步速度快、载波频偏估计范围大、计算量小、可全数字化的优点,适用于高速突发数字通信系统.通过计算机仿真.给出了该算法在估计范围、估计精度方面的性能.     

QPSK信号旋转方向对调制解调的影响

文章针对QPSK信号调制解调旋转方向不一致而导致的通信异常问题，通过深入分析及理论推导，得出当QPSK信号调制解调双方旋转方向不一致时，解调器译码输出的I Q支路数据与调制前的I Q支路数据彼此互换。基于此结论，对现有FPGA软件解相位模糊及译码算法进行了扩展及优化，使得解调器可兼容顺时针和逆时针两种旋转方向的QPSK调制信号的解调译码，从而提高了解调器的自适应性，仿真结果证实了该方法的有效性。     

基于GPU的高光谱遥感主成分分析并行优化

主成分分析（principal component analysis, PCA）是高光谱遥感图像特征提取的重要方法。为了在保证精度的同时,提高高光谱遥感PCA算法的计算效率,文章提出一种基于图形处理器（graphic processing unit,GPU）＋中央处理器（central processing unit,CPU）异构系统的PCA并行优化方法。该方法利用GPU的并行计算能力实现PCA中复杂的协方差矩阵计算与维数缩减过程,优化了像元去均值的计算流程;解决了GPU内核计算像元累加和非合并访问问题;利用共享内存机制,提高了访存效率。此外,该方法采用改进的Jacobi快速迭代法在CPU中进行特征分解,保证了算法的精度。实验结果表明,该方法在保证精度的同时能够有效提高计算效率,在Quadro600平台上的加速比达到141倍,满足了高光谱遥感图像实时应用的需求。     

高速组网无线数传链路设计及FPGA实现

为了解决雷达及电子对抗系统组网协同工作的问题,设计一种基于QPSK调制解调的高速无线数传链路,并对其进行仿真及FPGA硬件实现.利用QPSK调制信号功率集中、带外泄漏少、载波抑制的优点,将其设计成为组网系统的底层通信链路.该无线数传链路中频频率150MHz,传输信息速率为10Mbps,为了适应各子平台(站)相对运动的通信环境,在外加10kHz载波频偏的条件下进行蒙特卡洛仿真,在5dB信噪比条件下误码率达到10e-5的量级,接近理论值.     

基于GPU的高光谱遥感图像PPI并行优化

传统高光谱遥感信息处理算法的执行效率较低,无法满足海量遥感数据的实时处理需求。文章对基于图形处理器（graphic processing unit,GPU）的高光谱遥感信息处理并行优化方法进行了研究,针对高光谱遥感图像混合像元分解中广泛使用的纯净像元指数算法,提出了一种基于矩阵乘法的GPU并行优化算法,并给出了实验比较和性能测试数据。实验表明,该优化方法在保证结果准确性的同时,运行效率显著提升,算法加速比最高达到634倍,验证了基于GPU的高光谱数据处理并行优化算法的有效性,能够较好地满足高光谱遥感信息实时处理的应用需求。     

联合符号同步的低复杂度频域并行解调结构

针对高速卫星通信系统调制信号的符号速率非常高、而处理器的工作时钟频率相对较低的问题,文章提出了一种联合符号同步的频域并行解调结构。在分析传统基于FFT的频域并行解调结构的基础上,将符号同步与匹配滤波结合起来,可以使滤波器的输出数据速率低至符号速率,同时能够缩短FFT的长度,从而大大减少了实现时的复杂度。     

π／4QPSK调制解调方式分析及应用

介绍了π／4QPSK调制解调方式的原理和一种查表式的调制算法以及π／4QPSK的差分解调方式。设计出π／4QPSK整个调制解调系统框图，并通过设计相应的MATLAB程序仿真了π／4QPSK调制解调系统，从而验证了该调制算法和差分解调方式的可行性和可靠性，得到了误比特率和误符号率曲线，并和用相同方法得到的QPSK误比特率和误符号率曲线进行了比较。文中还给出了调制算法和差分解调的相应程序段，供读者参考。文中的设计思想为π／4QPSK的DSP实现提供了一种方法。     

使用GPU并行加速的星表检索算法

提出一种基于GPU的恒星检索并行算法,解决大视场下星表检索在仿真应用中效率不高的问题。首先使用经纬度分区法将星表划分为星区存储,然后在可快速查询的分区星表上,提出构造球面三角形法精确求出探测视场覆盖的星区,以有效减小搜索范围。最后,采用计算统一设备架构(CUDA)计算平台,将并行的视场内恒星检索过程放入GPU下进行并行加速。实验结果表明,与面向CPU的实现相比,所提算法获得数十倍的加速比,并且在大视场、宽星等域下将检索时间控制在毫秒级别,满足了实时仿真要求。     

基于叉积鉴频器的π/4-QPSK信号数字化解调

π/4-QPSK差分解调方式在快衰落瑞利移动信道下,具有较相干检测更优的性能,且解调速度快。但是,在突发通信中有时却存在相当大的载波频偏,导致接收机不能正常工作。如果能采用叉积鉴频法对大频偏进行有效校正,则可将载波残差控制在允许的范围内,从而提高接收系统的非相干解调性能。仿真结果表明,基于叉积鉴频器的π/4-QPSK信号数字化差分解调方法可在大频偏突发通信中取得良好的解调性能。     

基于DSP的π／4-QPSK调制与解调电路设计

QPSK调制是一种数字调制方式,在通信、雷达等领域应用广泛。论文在介绍其调制原理的基础上,给出了该QPSK调制和解调在DSP芯片TMS320VC5416实现的软硬件解决方案。     

差分编码OQPSK调制解调器设计

OQPSK调制性能大大优于 QPSK,但由于 OQPSK调制的特殊性 ,其差分编解码相应比较复杂 ,文中对DOQPSK的差分编解码和调制解调原理进行了深入的分析 ,针对传统 DOQPSK相干解调和解码方法存在的问题 ,给出一种简单高效的改进 DOQPSK解调和解码方法。该方法不仅结构简单 ,同时消除了与 DQPSK解调相比存在的 3 d B解调损失问题 ,大大提高系统的解调性能     

快速跳频中的频率同步

主要介绍了利用DFT运算估计出收发偏差,并把估计出的频差补偿到DFT运算中去来减少收发频差对解调的影响,从而达到频率同步。还提出一种称为差分估相解调的解调方式对存在频偏的FFH—DBPSK信号进行解调。     

基于CUDA的GPS信号快速捕获

为实现基于PC平台的GPS软件接收机C/A码信号快速搜索,提出了一种由GPU完成信号搜索计算的快速实现方法。该方法以基于FFT的码相位并行搜索算法为基础,通过CUDA编程,由GPU完成主要的计算任务,实现了信号搜索在GPU上的并行计算。最后,将该方法与在CPU上实现的捕获方法进行了比较测试,结果表明：新方法的捕获速度显著提高,冷启动条件下,搜索全部32颗卫星只需1.653秒,为GPS软件接收机的实时化提供了重要保证。
     

异构计算并行编程模型综述

异构计算架构是目前高性能计算研究的重要领域。在异构计算架构中,不同种类的计算器件协同工作需要解决如任务调度、数据通信、存储、同步优化等问题。这些问题会对异构计算架构系统的运行性能、功耗、可靠性等指标产生重要影响。为解决异构系统的应用开发与系统优化问题,近年出现许多面向异构计算架构的并行编程模型。本文介绍异构并行编程模型的研究进展,针对异构并行计算需要解决的关键问题进行讨论,最后对异构体系架构的发展方向做出总结。     

CPU-GPU协同高性能卫星数传预处理方法

空间数据系统咨询委员会(CCSDS)协议的分层特征对数传预处理的完全并行提出挑战，虚拟信道、应用过程的多路复用为并行处理提供契机。本文面向高性能数传预处理需求，在分析处理性能瓶颈的基础上，提出一种层间流程中央处理器(CPU)控制、层内瓶颈步骤GPU加速的协同处理新方法。以高级在轨系统(AOS)帧循环冗余校验(CRC)、工程参数提取与物理量转换算法为研究对象，对图形处理器(GPU)线程分配、CPU-GPU协同任务划分进行设计。实验结果表明:方法可实现CRC校验11.449 6 GB.s^-1、工程参数提取与物理量转换0.902 4 GB.s^-1的处理速率，性能较传统CPU架构提升显著。     

本振相位噪声引起QPSK信号信噪比降低的分析与仿真

QPSK调制方式频带利用率高，因而在通信系统中被广泛采用。载波相位噪声对QPSK调制解调的影响是不可忽略的，也是难以分析的。文章在前人时域分析的基础上，侧重于对频域的分析，使得分析简单，意义明显直观，并在此基础上作了仿真，分析与仿真结果在一定的误差范围内是正确的。     

600Mb/s高速数传接收机的设计与实现

提出一种基于FPGA的600Mb/s高速数传接收机全数字实现方案,对采用Costas环的载波恢复算法和采用并行数据转换跟踪环的码同步算法作了介绍。测试结果表明,该接收机在码速率小于350Mb/s时,解调损失小于1.5dB;在码速率为600Mb/s时,解调损失小于3dB。     

频偏估计与相位处理相融合的新型载波恢复算法

针对低轨卫星下行信号存在大多普勒频偏、载波同步难的问题,运用载波频偏开环盲估计算法,并结合一种新的基于相位处理的基带锁相算法,提出一种新颖的MPSK类全数字接收机载波恢复算法。仿真结果表明,该算法能够对大频偏、低信噪比的MPSK类调制信号快速完成载波同步,且具有良好的误码性能,算法易于工程实现,适用于低轨卫星下发的遥感、遥测、移动通信等信号的接收。