面向GPU的地形遮蔽探测并行算法

来源：计算机工程与应用杂志2024年第15期北京时间：

作者：孙卡, 俞俗强

单位：南昌航空大学 信息工程学院，南昌 330063

摘要：地形遮蔽算法在军事、民航和气象分析等领域有广泛应用。随着仿真规模的扩大、仿真结果实时性要求越来越高，传统计算模型俨然不能满足当下的实时性要求。为解决这一不足，实现了在统一计算设备架构（CUDA）并行计算平台上的地形遮蔽探测算法，解决了仿真计算速度慢的问题。在CPU端将雷达探测区域内离散采样点的高程数据矩阵化，进而提升高程值在并行化计算中的读取速度。针对雷达仿真计算参数对线程分配方式进行优化，采用循环对比方式对地形遮蔽角的计算进行并行加速。采用设备端线程同步和数据交替传输技术，确保计算结果一致性和最大化利用GPU端计算资源。采用多模式并行化计算模式，使用多线程并行化计算和单线程串行化计算来支撑GPU端计算资源不足时的退化计算，从而保证计算的高可用。实验结果表明，相较于i7-12700H CPU在仿真粒度为3?600条探测波束下的地形遮蔽串行计算和多线程并行计算，在3060 Laptop GPU下分别获取了48倍和17倍加速，为仿真实时性提供了有效的工程解决方案。

关键词：并行计算,统一计算设备架构（CUDA）,高程矩阵,地球曲率,地形遮蔽算法