数字阵列雷达是阵列雷达中一种重要的新体制雷达,能够形成多个波束实现全方位扫描。圆柱阵雷达作为数字阵列雷达的一种形式,具有全方位多波束、高数据率的特点,这对信号处理提出了很高的要求。目前主要以FPGA和DSP作为常用的雷达信号处理平台,但由于其开发成本高、调试周期长、程序可移植性差,造成其更新换代困难。分析圆柱阵雷达信号处理流程发现,其信号处理过程中存在大量并行计算,而GPU在通用并行计算领域优势明显。因此,本文在GPU并行计算平台上,对圆柱阵雷达信号处理相关算法进行了深入研究,利用CUDA软件编程技术实现了算法从FPGA+DSP平台到GPU平台的移植,本文的主要工作分为以下三个方面。1、圆柱阵雷达任务分析和信号处理方案设计及验证。本文的雷达系统是针对低空低速小目标的探测和跟踪,为了兼顾对远、近目标的探测能力,采用线性调频宽窄脉冲复合信号作为发射信号。结合系统指标要求,设计了圆柱阵雷达36通道信号处理方案,每12通道为一组,形成左、右两波束后进行脉冲压缩、MTD和CFAR处理。在Matlab环境下进行了信号处理算法的系统级仿真,为后续工作提供理论支持。2、基于GPU平台的总体方案设计和信号处理算法的并行设计。在深入研究了GPU硬件架构和CUDA编程模型,并分析了各算法模块运算量及可并行性的基础上,设计了基于GPU的信号处理总体方案。采用CPU+GPU协同异构的工作模式,CPU负责任务调度,GPU负责高度并行的数据运算。在GPU程序中,将信号处理算法分模块设计,采用模块间串行、模块内并行的方式,分别设计了相应的核函数。在设计的核函数中,充分考虑到最大化利用GPU的多线程并行计算能力,对各算法模块如何分配线程块和线程数进行了详细设计。最后,完成了信号处理算法的GPU平台移植工作。3、圆柱阵雷达系统的GPU算法测试和性能分析。首先分析研究了圆柱阵雷达的系统总体架构,给出了数据传输、信号处理和显控终端的设计方法。将回波模拟器产生的36路回波数据通过PCIe 3.0总线传输到服务器,在服务器上对信号处理算法进行了联调。分模块将GPU运算结果和Matlab仿真结果对比,结果基本一致,且一个CPI的信号处理时间满足系统的实时性要求,验证了方案的可行性。本文最终完成了圆柱阵雷达信号处理算法的GPU实现工作,给出了系统联调的测试结果。通过改变一个CPI内的脉冲个数验证了算法的并行性能,通过对比CPU平台和GPU平台的处理时间发现GPU平台具有良好的加速性能,结果表明基于GPU的雷达信号处理能够满足工程需求。