基于NVIDIA GPU 的机载SAR 实时成像处理算法CUDA 设计与实现

合成孔径雷达(SAR)成像处理的运算量较大,在基于中央处理器(Central Processing Unit, CPU)的工作站或服务器上一般需要耗费较长的时间,无法满足实时性要求。借助于通用并行计算架构(CUDA)编程架构,该文提出一种基于图形处理器(GPU)的SAR 成像处理算法实现方案。该方案解决了GPU 显存不足以容纳一景SAR 数据时数据处理环节与内存/显存间数据传输环节的并行化问题,并能够支持多GPU 设备的并行处理,充分利用了GPU设备的计算资源。在NVIDIA K20C 和INTEL E5645 上的测试表明,与传统基于GPU 的SAR 成像处理算法相比,该方案能够达到数十倍的速度提升,显著降低了处理设备的功耗,提高了处理设备的便携性,能够达到每秒约36兆采样点的实时处理速度。      

利用CUDA实现的基于GPU的SAR成像算法

高速发展的图形处理器（Graphics Processing Unit,GPU）为高效合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）成像算法提供了具有发展前景的新型运算平台。与CPU相比,利用GPU进行通用计算具有成本低、性能高的特点。提出利用CUDA实现的基于GPU的SAR成像算法,与传统的基于CPU的成像算法相比,有两位数以上的效率提升,为应对SAR信号处理领域新的挑战提供具有前景的研究方向。     

基于GPU的圆迹视频SAR实时成像算法

视频SAR要求高分辨率实时成像,很多成像算法在高分辨率成像时,算法复杂度较高,使用中央处理器（CPU）处理无法实时成像。为解决这一问题,该文提出了一种基于图形处理器（GPU）的圆迹视频SAR实时成像算法。该算法首先根据帧率与重叠率的关系截取回波数据,然后将极坐标格式算法（PFA）中传统的两维插值用效率更高的Chirp Scaling操作代替,并且利用3种优化技术对PFA的GPU实现进行加速。实验结果表明,该文所用成像算法帧率能达到5Hz,满足视频SAR实时成像的速度要求。     

基于Z7 的微型SAR 实时成像系统设计

针对合成孔径雷达(SAR)的微型化发展需求,提出了一种基于Z7 的微型SAR 实时成像系统。该系统采用高度集成化及模块化设计,将传统的SAR 综合处理单元集成在一块微型板卡上实现全部功能,包括信号产生、中频采样、信号处理、数据处理及数据记录功能。在满足总体成像技术指标的前提下,减少了系统设备体积、重量及功耗,实现了微型SAR 实时成像技术。该系统经过多个架次的微型无人机试飞验证,取得了令人满意的成像效果。     

星载SAR实时成像处理器预处理器的FPGA实现

讨论了合成孔径雷达(SAR)实时成像处理器预处理的算法,提出了一种基于FPGA的星载SAR成像处理器预处理器实现方案,并给出了详细的硬件实现。该方案将距离向预处理和方位向预处理集成在一片XQR2V1000芯片内实现,有效地减小了系统的体积和重量,增加了可靠性,同时考虑到星上环境对器件选择的限制。该方案是星载SAR实时成像处理器预处理器的一种可行的实现途径。     

基于并行DSP的实时ISAR成像系统设计

介绍了一种基于并行DSP的高速实时ISAR成像系统.为实现高速实时信号处理,基于DSP+FPGA的结构和CPCI总线技术设计实现系统硬件平台,然后对ISAR实时成像算法进行分析,将其映射到硬件平台,给出了成像算法工作流程,并分析说明了DSP的优化设计,最后将该系统用于实际的雷达数字信号处理并给出了实时成像结果.试验证明,该系统发挥了DSP的优势,具有运算能力强、接口方便等特点,能够实现目标的实时ISAR成像,最高成像频率达到4帧/秒.     

用ADSP21062高速信号处理系统实现机载SAR实时成像处理器的方位向处理

机载SAR实时成像处理器可以在载机飞行的同时获得高分辨率的SAR图像,对于实时监测、军事侦察等应用具有重要意义。实时成像处理器就是用高速数字信号处理系统来实时地实现SAR的成像算法。该文介绍SAR实时成像处理器方位向处理部分的研制,该部分采用了自行开发的、基于ADSP21062的高速信号处理系统,8片ADSP21062被安排在4个并行处理通道中,具有960MFLOPS的峰值处理速度,优化的软件设计保证了硬件资源的利用效率。仿真测试和外场实验证明了该系统的设计是成功的。该文对方位向处理部分的实现原理、硬件结构、软件设计进行了详细介绍。     

基于GPU的雷达成像加权相位自聚焦技术

为了提升雷达成像加权相位自聚焦技术在嵌入式系统中的运算性能,本文提出基于GPU的雷达成像加权相位自聚焦技术。通过利用GPU的通用并行计算架构对雷达成像相位自聚焦技术进行多孔径粗并行与子孔径内部细并行相结合,取得良好的相位误差估计性能同时实现了并行化性能加速。该技术为雷达成像技术在GPU嵌入式系统中的应用奠定了基础。     

CPU+多GPU异构协同计算的体系结构研究

以CUDA架构为例,对传统的CPU+单GPU架构进行了分析,提出了一种CPU+多GPU异构协同计算的系统方案,对关键的CPU对多GPU的管理及多GPU间数据通信等问题做了重点讨论,从理论上进行了可行性分析,并提出了相应的优化方法.     

基于GPU的多模式SAR成像加速研究

针对多模式合成孔径雷达(SAR)成像处理中存在的计算效率不足问题,提出了一种基于GPU的多模式SAR统一成像并行加速方法。为充分利用GPU的显存资源,提高算法的运算效率,利用共享内存对矩阵转置、矩阵相乘等部分进行大规模数据并行计算。实验结果表明,该算法大幅度提升了多模式SAR成像的计算效率,最高加速比达到55.62,解决了GPU显存空间利用率较低的问题。     

基于GPU+CPU的CANNY算子快速实现

本文提出一种基于GPU+CPU的快速实现Canny算子的方法。首先将算子分为串行和并行两部分,高斯滤波、梯度幅值和方向计算、非极大值抑制和双阈值处理在GPU中完成,将二维高斯滤波分解为水平方向上和垂直方向上的两次一维滤波从而降低计算的复杂度;然后使用CUDA编程完成多线程并行计算以加快计算速度;最后使用共享存储器隐藏线程访问全局存储的延迟;在CPU中则使用队列FIFO完成边缘连接。仿真测试结果表明：对分辨率为1024×1024的8位图像的处理时间为122 ms,相对应单独使用CPU而言,加速比最高可达5.39倍,因此本文方法充分利用了GPU的并行性的特征和CPU的串行处理能力。     

基于GPU的数字全息实时再现系统设计及实验研究

设计了基于图形处理单元(GPU,graphic processing unit)的数字全息实时再现(DHRTR,digital holography real-time reconstruction)系统,并以旋转骰子为研究对象,实验验证了DHRTR系统的有效性。相对CPU,GPU本身含有许多流处理器,通过并行运算可大大缩短数字全息图再现运算时间。利用统一计算设备架构(CUDA)的运算平台,编写了基于GPU处理器的实时再现软件,在对动态全息图进行连续采集的同时,即时对全息图进行再现,并实时显示再现结果。实验结果表明,本文系统可以实现平均帧速为20 frame/s、大小为512 pixels×512 pixels的数字全息图的实时再现。     

基于CPU＋GPU异构计算的编程方法研究

基于CPU＋GPU的异构计算系统是在传统计算机系统中加入GPU作为加速部件并配合CPU共同承担计算任务的新型系统,相比于传统的单纯以CPU作为计算部件的同构计算系统,异构系统优势明显。分析了基于CPU＋GPU异构计算模式程序开发面临的主要困难,重点研究了当前可用的主要解决途径和研究方向,并总结了当前各种编程方法的适用场合和各自的优缺点。     

基于CORBA的考试系统的设计和实现

本文阐述了CORBA技术的基本原理,讨论了CORBA技术应用于分布式数据库的设计方法,在此基础上提出了一种基于CORBA的分布式考试系统的设计及实现方法.该系统采用三层结构,便于负载平衡及各层的独立升级.     

基于WebRTC的实时视频教学系统的设计与实现

基于目前网络教学缺乏良好互动模式的情况,提出建立实时视频教学系统,为师生搭建面对面的沟通平台。对目前实现实时视频的Web RTC,HTML5,Web Socket和Node.js等关键技术进行了深入研究,构建基于Web RTC技术的B/S模式的实时视频教学系统,实时视频交互模块的通信选择全双工通信的Web Socket协议。系统可运行在任何支持HTML5的浏览器上,实现跨平台视频交互教学,充分提高学生的学习积极性。     

支持移动设备的高校新型网上教学评价系统设计与实现

系统的开发采用B/S和C/S相结合的混合方式,采用大型数据库Oracle10i作为后台。数据管理、系统配置等教务处使用的管理功能使用C/S 模式以提高数据处理效率,学生网上评教、教师查询结果等大批量用户访问的模块采用B/S模式以提高系统的易用性与可操作性,发挥了这2种模式各自的长处。系统增加支持智能设备,扩展了传统评价系统的相关课程,丰富了系统的统计分析成果,提出了各业务系统的对接方案。     

基于DSP并行架构的海浪模拟系统设计与实现

大面积的海浪模拟存在计算量大、计算效率低、容易对计算机造成内存不足等特点。根据海浪模型的特点提出了结合DSP并行系统进行计算的方法。介绍了各DSP分别计算小区域海面,再进行边缘缝合,最后拼接成大面积海面的方法设计。从计算机图形学的边缘缝合提出了通过海浪高度矩阵的边缘计算方法。详细说明了系统的设计思路,分别介绍了系统的硬件结构和软件设计,并在该架构上进行了算法仿真实现。实验结果表明,该设计海浪模拟效果显著,边缘缝合效果好。     

Design and implementation of high-speed real-time data acquisition system based on FPGA

1 Introduction Electromagnetic radiation will be generated when an electric device, especially video display unit, works, and can give rise to electromagnetic leakage. When the electromagnetic leakage is recognized, the available information can be recove…     

Design and implementation of a real-time eye tracking system

Driver fatigue severely affects driver's alertness and ability to drive safely. There are vital problems related to drivers fatigue on driving of trains, vehicles and airplanes. Therefore, the driver fatigue research is important. In this paper, we first study the impact of eye locations on face recognition accuracy, with Haar-like feature and AdaBoost classifier, face and eye area can be detected quickly and accurately. In the part of eye tracking, cam-shift based mean-shift algorithm is used to track the eyes. This method could automatically adjust the size of tracking window according to the different posture of driver. The performance of our eye detection method is validated by using image database with more than 6000 pictures. In addition, our real-time eye tracking system has been tested on railway line segment (China). There are 5 train drivers involved in the experiment. The validation shows that our eye detector has an overall 93% eye detection rate.     

基于微服务架构的一张表方案设计与实现

为解决师生反映强烈的反复填表问题,某校提出实施电子校务系统一张表工程。文中采用新兴的微服务架构将一张表工程落地为某校的服务中心,变传统的业务导向型管理信息系统为服务导向型的微服务。通过统一数据来源,采取多种数据共享方式抽取基础数据等,真正实现了信息一处填写,处处可用。从服务中心上线至今,各类管理员一共创建有效表单1172张,针对这些表单的受理次数高达55万多次,极大的节省了人力物力财力。