基于GPU的GNSS多星座軟件接收機(jī)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證.pdf

1、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)現(xiàn)已在國民生產(chǎn)和生活中扮演著非常重要的角色，也是各國相互競爭的熱門領(lǐng)域。軟件接收機(jī)可以通過提供一個(gè)相對通用性、靈活性、開放性的平臺(tái)使衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的研究更加方便快捷，而GPU作為時(shí)下高性能并行計(jì)算的熱點(diǎn)，非常適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)并行運(yùn)算。將GPU加入到軟件接收機(jī)的結(jié)構(gòu)中，并將其作為核心計(jì)算硬件，可以為接收機(jī)提供更強(qiáng)大的計(jì)算性能和高并發(fā)特性。本課題正是將 GPU作為軟件接收機(jī)的核心處理器進(jìn)行研究，對未來基于 GPU和高性能接收機(jī)

2、交叉領(lǐng)域應(yīng)用開發(fā)具有深遠(yuǎn)意義。本文主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1、本文較全面地介紹了 GPU高性能計(jì)算平臺(tái)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)、GPU程序并發(fā)執(zhí)行流程和數(shù)據(jù)傳輸模式，以及GPU程序的優(yōu)化加速方法。并通過對GNSS各導(dǎo)航信號(hào)參數(shù)分析，提出信號(hào)兼容輸入的接收機(jī)處理方案。
　　2、執(zhí)行效率越高、運(yùn)算量越小的算法在CPU中表現(xiàn)優(yōu)異但在GPU中并非是最好。論文從算法適用領(lǐng)域、并行執(zhí)行效率、加速比等多個(gè)角度上進(jìn)行分析，總結(jié)得出GPU高性能計(jì)算

3、平臺(tái)的計(jì)算特性。根據(jù)現(xiàn)有的信號(hào)捕獲理論，將并行頻率捕獲和并行碼相位捕獲這兩種常用算法移植到GPU平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證算法在GPU平臺(tái)上的運(yùn)行性能比。并提出了一種多星座兼容捕獲設(shè)計(jì)方案，提高接收機(jī)的信號(hào)處理能力。
　　3、針對接收機(jī)中的跟蹤環(huán)路模塊，本文設(shè)計(jì)了一種數(shù)據(jù)更新策略實(shí)現(xiàn)GPU計(jì)算數(shù)據(jù)的循環(huán)迭代更新，提高GPU中數(shù)據(jù)的重復(fù)利用率。并引入了規(guī)約算法和流加速方法，使跟蹤環(huán)路算法可以并行加速執(zhí)行環(huán)路相干積分運(yùn)算。實(shí)際運(yùn)行對比分析，基于

4、 GPU的跟蹤環(huán)路設(shè)計(jì)相比 CPU平臺(tái)具有更高的執(zhí)行加速比，而且在信號(hào)持續(xù)跟蹤的運(yùn)算處理上也有非常大的優(yōu)勢。為滿足多信號(hào)兼容性，從多星座跟蹤環(huán)路分析中提出一種可配置的兼容跟蹤通道算法。
　　4、根據(jù)系統(tǒng)功能需求分析，提出多星座位置解算模塊的設(shè)計(jì)方案并使用自適應(yīng)并行處理算法進(jìn)行接收機(jī)的負(fù)載均衡調(diào)控。結(jié)合捕獲跟蹤對比分析結(jié)果和GNSS接收機(jī)兼容方案設(shè)計(jì)，進(jìn)行軟件接收機(jī)原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及驗(yàn)證。
　　本文通過對比分析總結(jié)得出 GPU平臺(tái)