GPU 如何將飛彈追蹤系統的效能提升一萬倍

作者 Gary Rainville

升級 GPU 將效能提升個兩、三倍,就足以讓人高興大半天,而使用 GPU 技術將飛彈追蹤相控陣雷達系統的效能提升一萬倍,這可是國防安全等級的事情了。

位於波士頓的即時系統與軟體工程公司 FishEye Software 已經做到這項優秀成績。日前在 NVIDIA GPU 科技大會上,該公司營運長 Ted Selig 介紹 GPU 加速技術如何協助克服傳統上的系統限制。

FishEye 公司在會中展示將即時追蹤多枚飛彈系統的性價比提高一萬倍的成效。

高傳真雷達

相控陣雷達辨識與追蹤飛入的飛彈與飛出的攔截飛彈,並且可傳送導航訊息給飛出的飛彈。系統射出電磁波,就像是蝙蝠或海豚使用聲納波一樣,差別在於系統電磁波的速度為光速。雷達系統約有五層樓高,內藏一具大型天線,可電動調整對焦和加大光束,以更精準地辨識物體。

傳統的相控陣雷達系統採用客製化硬體與極為昂貴的超級電腦,在建置和操作上非常複雜。客製化的硬體價錢昂貴又難以發包,而超級電腦在冷卻和電力方面的要求又多,加上是特別訂製的項目,萬一系統發生故事,手邊通常沒有備料可更換零件。

難以適應現代需求和維護,舊系統通常會經歷兩年的驗證週期,掌握技術曲線後才會見到成果;加上得前往常在偏遠地區雷達站進行測試,這是相當困難又要投入大筆人力心力的工作。

你好,芳鄰:協調數千具相位雷達天線相互配合是一項極為繁複的工作。

你好,芳鄰:協調數千具相位雷達天線相互配合是一項極為繁複的工作。

著手進行極為繁複的作業

這些系統背後的一大難題,便是雷達表面上數千具天線的陣列。相控陣系統配合鄰近裝置微調天線訊號,以定位、辨識和追蹤物體。協調數千具天線並從中擷取出數據,以供操作人員做出決定,是一項極為複雜的工作。

FishEye 花費一萬美元購買現成技術,打造出的系統不僅效能表現優於客製化的雷達硬體,而且價格只要過去價格高達三百萬美元之舊系統的零頭罷了。兩者間的效能差異還不小。

傳統系統或許能即時模擬兩個雷達物體,目前使用 GeForce GTX 660 與 780 Ti GPUs 來處理資料的 FishEye 系統,則能每秒計算四十萬個反射電磁波且讓物體在雷達上顯示的微小電磁光點。

Selig 指出使用 GPU 技術的系統讓國防部門有機會在雷達生命週期成本方面省下數百萬美元,同時在過去認為不可行的情況下將雷達功能推向新的境界。

逼真又即時的畫面讓系統更能掌握天空中的動態,從目標物中區別出雜亂無用的內容。這項技術是現成的,很容易便能進行升級,減少因過期而汰置的時間。加上系統的運行速度飛快,FishEye 能精確模擬前端資料收集的情況,無需長途跋涉前往偏遠地區。

在實驗室中進行更多逼真的測試演練活動,可降低成本,及早快速解決問題,讓客戶更能在採購和建造前,短時間內明白自己要的是什麼。