The threat level (specifically in this thesis, for aircraft) in an environment can be determined by analyzing radar signals. This task is critical and has to be solved fast and with high accuracy. The received electromagnetic pulses have to be identified in order to classify a radar emitter. Usually, there are several emitters transmitting radar pulses at the same time in an environment. These pulses need to be sorted into groups, where each group contains pulses from the same emitter. This thesis aims to find a fast and accurate solution to sort the pulses in parallel. The selected approach analyzes batches of pulses in parallel to exploit the advantages of a multi-threaded Central Processing Unit (CPU) or a Graphics Processing Unit (GPU). Firstly, a suitable clustering algorithm had to be selected. Secondly, an optimal batch size had to be determined to achieve high clustering performance and to rapidly process the batches of pulses in parallel. A quantitative method based on experiments was used to measure clustering performance, execution time, system response, and parallelism as a function of batch sizes when using the selected clustering algorithm. The algorithm selected for clustering the data was Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise (DBSCAN) because of its advantages, such as not having to specify the number of clusters in advance, its ability to find arbitrary shapes of a cluster in a data set, and its low time complexity. The evaluation showed that implementing parallel batch processing is possible while still achieving high clustering performance, compared to a sequential implementation that used the maximum likelihood method.An optimal batch size in terms of data points and cutoff time is hard to determine since the batch size is very dependent on the input data. Therefore, one batch size might not be optimal in terms of clustering performance and system response for all streams of data. A solution could be to determine optimal batch sizes in advance for different streams of data, then adapt a batch size depending on the stream of data. However, with a high level of parallelism, an additional delay is introduced that depends on the difference between the time it takes to collect data points into a batch and the time it takes to process the batch, thus the system will be slower to output its result for a given batch compared to a sequential system. For a time-critical system, a high level of parallelism might be unsuitable since it leads to slower response times. / Genom analysering av radarsignaler i en miljö kan hotnivån bestämmas. Detta är en kritisk uppgift som måste lösas snabbt och med bra noggrannhet. För att kunna klassificera en specifik radar måste de elektromagnetiska pulserna identifieras. Vanligtvis sänder flera emittrar ut radarpulser samtidigt i en miljö. Dessa pulser måste sorteras i grupper, där varje grupp innehåller pulser från en och samma emitter. Målet med denna avhandling är att ta fram ett sätt att snabbt och korrekt sortera dessa pulser parallellt. Den valda metoden använder grupper av data som analyserades parallellt för att nyttja fördelar med en multitrådad Central Processing Unit (CPU) eller en Central Processing Unit (CPU) or a Graphics Processing Unit (GPU). Först behövde en klustringsalgoritm väljas och därefter en optimal gruppstorlek för den valda algoritmen. Gruppstorleken baserades på att grupperna kunde behandlas parallellt och snabbt, samt uppnå tillförlitlig klustring. En kvantitativ metod användes som baserades på experiment genom att mäta klustringens tillförlitlighet, exekveringstid, systemets svarstid och parallellitet som en funktion av gruppstorlek med avseende på den valda klustringsalgoritmen. Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise (DBSCAN) valdes som algoritm på grund av dess förmåga att hitta kluster av olika former och storlekar utan att på förhand ange antalet kluster för en mängd datapunkter, samt dess låga tidskomplexitet. Resultaten från utvärderingen visade att det är möjligt att implementera ett system med grupper av pulser och uppnå bra och tillförlitlig klustring i jämförelse med en sekventiell implementation av maximum likelihood-metoden. En optimal gruppstorlek i antal datapunkter och cutoff tid är svårt att definiera då storleken är väldigt beroende på indata. Det vill säga, en gruppstorlek måste inte nödvändigtvis vara optimal för alla typer av indataströmmar i form av tillförlitlig klustring och svarstid för systemet. En lösning skulle vara att definiera optimala gruppstorlekar i förväg för olika indataströmmar, för att sedan kunna anpassa gruppstorleken efter indataströmmen. Det uppstår en fördröjning i systemet som är beroende av differensen mellan tiden det tar att skapa en grupp och exekveringstiden för att bearbeta en grupp. Denna fördröjning innebär att en parallell grupp-implementation aldrig kommer kunna vara lika snabb på att producera sin utdata som en sekventiell implementation. Detta betyder att det i ett tidskritiskt system förmodligen inte är optimalt att parallellisera mycket eftersom det leder till långsammare svarstid för systemet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-273737 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Lind, Emma, Stahre, Mattias |
| Publisher | KTH, Kommunikationssystem, CoS |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2020:178 |
Page generated in 0.007 seconds