一种基于GPU的PCM/FM遥测信号非相干解调实现方法与流程

技术特征：
1.一种基于gpu的pcm
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fm遥测信号非相干解调实现方法，其特征在于，所述具有gpu的遥测解调系统包括信号采集模块、高速接口模块、核心运算模块和系统控制模块；所述信号采集模块包括adc模块、10mhz频标，用于对信号进行数字采样及调节信号幅度；所述高速接口模块包括高速以太网卡、存储服务器及处理模块，所述高速接口模块用于接收所述信号采集模块输出的数据信号，并将所述数据信号发送到系统控制模块；所述系统控制模块包括cpu及缓存单元，所述缓存单元用于缓存所述数据信号，cpu用于调度任务，对所述缓存单元中的数据分段，并将分段后的数据分配给所述核心运算模块；所述核心运算模块包括多个gpu，所述核心运算模块以并行方式处理所述系统控制模块发送的分段后的数据，gpu之间通过nvlink总线互联；cpu和gpu之间的数据交互以及cpu对gpu的系统调度通过pcie总线完成；所述方法包括以下步骤：步骤s601：所述信号采集模块包括adc模块和数据分发服务中间件，在所述数据采集模块中，模拟数据经过幅度调节后由模数转换模块进行采样；采样后的数字信号利用dds中间件进行发布，然后通过万兆网络发送到所述高速接口模块的万兆网卡；步骤s602：所述高速接口模块通过16x pcie总线将采集到的数据输入到dds中间件的缓存区，并在系统控制模块的调度下开始数据的循环缓存；步骤s603：在所述系统控制模块的调度下，对dds中间件缓冲区内的数据分段，gpu按段订阅数据，获取pcm/fm信号；步骤s604：各gpu收到调度指令并获得数据后，将数据转化为浮点数；步骤s605：各gpu利用数字控制振荡器(nco)产生的信号进行并行下变频以降低频率，并根据估计的多普勒频偏误差对该数字控制振荡器的信号作实时消除误差处理；步骤s606：对并行下变频后的数据进行并行时域滤波运算，以消除高频信号的干扰；步骤s607：将滤波后的数据进行并行叉积鉴频运算，鉴频结果即为所需的调制信号f(t)；将得到的鉴频结果分为两路，一路用于解调数据的输出，即对滤波后的数据进行累加操作并执行帧同步后作为输出数据；另一路用于估计多普勒频偏误差；步骤s608：根据鉴频运算得到的鉴频结果估计多普勒频偏误差，并将此误差作为所述估计的多普勒频偏误差，反馈给nco，以供下次下变频运算时使用；步骤s609：基于解调数据接口要求对同步后的数据进行格式化输出。2.如权利要求1所述的基于gpu的pcm/fm遥测信号非相干解调实现方法，其特征在于，将数据并行与任务并行相结合，由数据预处理模块将缓存单元中的数据分解为多个片段，每个片段的端部均与其相邻的片段端部具有部分数据重叠。3.如权利要求1所述的基于gpu的pcm/fm遥测信号非相干解调实现方法，其特征在于，步骤s603中，获取的pcm/fm信号为：其中，t为时间，s
pcm/fm
(t)为接收到的pcm/fm信号，a
c
为幅度，ω
c
为载波频率，k
f
为调制指数，f(τ)为调制信号，θ为初始相位。4.如权利要求3所述的基于gpu的pcm/fm遥测信号非相干解调实现方法，其特征在于，
步骤s605中，下变频，即将接收到的pcm/fm信号分别与nco产生的正交本振的信号cos(ω
c
t)和sin(ω
c
t)相乘，得到：t)相乘，得到：5.如权利要求4所述的基于gpu的pcm/fm遥测信号非相干解调实现方法，其特征在于，步骤s606中，滤波后获得同相分量与正交分量，步骤s606中，滤波后获得同相分量与正交分量，其中，i(t)为同相分量，q(t)为正交分量。6.如权利要求5所述的基于gpu的pcm/fm遥测信号非相干解调实现方法，其特征在于，步骤s607中，所述鉴频运算是通过i路、q路信号进行非相干叉积鉴频，鉴频的目的是计算所需的调制信号f(t)，当2πk
f
tf(n)小于预设量级时，“≈”关系成立，t为采样周期，f(n)为调制信号。7.一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如权利要求1
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6中任一项所述的基于gpu的pcm/fm遥测信号非相干解调实现方法。8.一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如权利要求1
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6中任一项所述的基于gpu的pcm/fm遥测信号并行非相干解调实现方法。

技术总结
本发明提供基于GPU的PCM/FM遥测信号并行非相干解调实现方法，所述方法基于具有GPU的遥测解调系统实现，所述具有GPU的遥测解调系统包括信号采集模块、高速接口模块、核心运算模块和系统控制模块；所述信号采集模块对信号进行数字采样及调节信号幅度；所述高速接口模块接收所述信号采集模块输出的数据信号，并将所述数据信号发送到系统控制模块；所述系统控制模块将分段后的数据分配给所述核心运算模块；所述核心运算模块包括多个GPU；所述方法包括：并行数字下变频、并行FIR滤波、并行鉴频解调和多普勒频偏估计。本发明的方案，可靠性更高，扩展性更好；与传统基于GPU的PCM/FM遥测信号解调器相比，本发明并行性更好，可实现信号的实时解调。的实时解调。的实时解调。


技术研发人员：焦义文 孙宽飞 马宏 杨文革 吴涛 李冬 李超 高泽夫 柴恬怡 李远鹏 滕飞
受保护的技术使用者：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学
技术研发日：2021.07.13
技术公布日：2021/11/21