Исследование и разработка методов цифровой согласованной фильтрации радиолокационных сигналов в гетерогенных системах на кристалле

• Автор: Янакова, Елена Сергеевна
• Шифр специальности: 05.12.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 183 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 . ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ СОГЛАСОВАННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ. АРХИТЕКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ НА КРИСТАЛЛЕ
1.1. Особенности цифровой согласованной фильтрации сигналов
1.2. Обзор методов и алгоритмов согласованной фильтрации ШПС
1.3. Анализ вычислительной сложности алгоритмов согласованной фильтрации
1.4. Анализ современных аппаратных решений для построения устройств ЦОС реального времени
1.5. Анализ функциональных возможностей и архитектуры гетерогенных СнК для реализации алгоритмов согласованной фильтрации сигналов
1.6. Анализ методов и алгоритмов СФ для организации последовательнопараллельной программной реализации на гетерогенных СнК. Цели и задачи диссертационной работы
Выводы
ГЛАВА 2 . ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЦИФРОВЫХ СОГЛАСОВАННЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ
2.1. Подход к построению цифрового согласованного фильтра
2.2. Методы аппроксимации тригонометрических функций согласованной фильтрации и оценка точности для 1Р-ядер «ЕЬсоге-хх»
2.3. Расчет основания быстрых алгоритмов Фурье и Хартли для реализации на сигнальных процессорах
2.4. Модификация алгоритмов СФ для ЛЧМ- и ФКМ- сигналов
2.4.1.Модификация метода прямой свертки для ЛЧМ-сигналов: метод подапертур
2.4.2.Модификация метода прямой свертки для ФКМ-сигналов: метод кодовых скользящих сумм
2.5. Синтез алгоритмов согласованной фильтрации для построения фильтра произвольной длины
2.6. Оценка эффективности методов и алгоритмов согласованной фильтрации для 1Р-ядер «ЕЬсоге-хх»..’
Выводы

ГЛАВА 3 . ФОРМАЛИЗАЦИЯ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СОГЛАСОВАННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ В ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМАХ НА КРИСТАЛЛЕ
3.1. Постановка задачи эффективного управления гетерогенной системой на
кристалле для решения задач согласованной фильтрации в реальном времени
3.2. Теоретико-множественная формализация задачи управления
гетерогенными многоядерными системами реального времени
3.3. Анализ методов конвейеризации и управления программно-аппаратной
СФ сигналов в параллельных вычислительных системах
3.4. Разработка алгоритма конвейеризации СФ на уровне процессорных
ядер
3.5. Разработка модели приоритетного доступа к общим системным ресурсам
3.6. Анализ требований к показателям производительности УСФ
Выводы
ГЛАВА 4 . ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ СФ, АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ВНЕДРЕНИЯ
4.1. Апробация и результаты внедрения
4.2. Описание программно-аппаратной охранной радиолокационной системы KU-диапазона
4.3. Практические аспекты формирования опорной функции СФ
4.4. Разработка алгоритма адаптации метода подапертур к параметрам сигнала с увеличением быстродействия
4.5. Результаты экспериментального исследования эффективности методов
и алгоритмов управления СФ на гетерогенных СнК
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 4.

ВВЕДЕНИЕ
Диссертационная работа посвящена исследованию и решению алгоритмических и аппаратных задач цифровой обработки широкополосных сигналов на гетерогенных многоядерных системах на кристалле.
Актуальность проблемы
Одной из важнейших тенденций развития современной радиолокации является применение быстро развивающихся цифровых технологий в системах сигнальной обработки, реализованных на основе универсальных полностью программируемых вычислителей (процессорных элементов). Это связано, прежде всего, с известными преимуществами применения цифровых сигналов: высокой потенциальной помехоустойчивостью, возможностями оптимизации использования частотного спектра, перспективами применения в различных радиолокационных и информационных системах универсальных аппаратных и программных решений и т.д.
Одним из ключевых факторов развития в этом направлении выступает технологический прогресс. Как отмечалось в [1], «Растущая производительность микропроцессоров, появление мощных сигнальных процессоров, создание высокоэффективных методов компрессии и транспортировки информации - это только часть списка технологических инноваций, ведущих к ускорению развития сетевых технологий ... к увеличению числа услуг связи и снижению их стоимости». Наиболее общую форму оценки прогресса в области микроэлектроники дает закон Мура [1, 2]: производительность интегральных схем, измеряемая операциями/сек, и объем памяти в единице площади удваиваются каждые 18 месяцев, а стоимость микросхем при этом уменьшается на 50 %.
Существующий уровень систем обработки сигналов, разработок микроэлектронной элементной базы очень высок, так как достижения таких лидеров в области средств обработки информации, как компании: Intel, Texas Instruments, Analog Devices обеспечивают практически любые потребности в обработке информации. В разработку теории и практики обработки сигналов и построения новых вычислительных систем существенный вклад внесли и российские ученые, например: В.А.Котельников, Ю.В.Гуляев, С.А.Лебедев, В.С.Бурцев, А.Я.Хетагуров, Л.Н.Преснухин, А.И.Галушкин.

(1.37),(1.39) или умножений (1.36), однако позволяет обрабатывать сигналы произвольной длины.
Для оценки эффективности основных методов и алгоритмов согласованной фильтрации необходимо проанализировать вычислительную сложность, а также на основе сформулированных задач СФ возможность решить рассмотренными методами.
Таблица 1.2.Сравнение алгоритмов ДПФ
N Множи- тели Гнездовой алгоритм Алгоритм БПФ с простыми множителями Алгоритм Кули-Тыоки
Умно- жения Сложе- ния Умно- жения Сложе- ния Умно- жения Сложе
30 5*3*2 68 384 68 384

126 9*7*2 424 3312 512 2920
128 27 1792 2688
252 9*7*4 848 7128 1024 6344
256 28 4096 6144
315 9*5*7 1292 11286 1784 8812
360 9*5*8 1152 9492 1396 8708
504 9*7*8 1704 15516 2300 13948
512 29 9216 13824
840 5*7*8*3 2592 24804 4244 23172
1024 21» 20480 30720
1260 9*5*7*4 5168 50184 7136 40288
2048 2й 45056 67584
2520 9*5*7* д 10344 106667 15532 86876