[发明专利]一种基于通用图形处理器的卫星导航系统比特压缩跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及软件卫星导航接收机跟踪方法，尤其是涉及一种在通用图形处理器上实现的卫星导航系统信号跟踪的方法。

背景技术

卫星导航技术的飞速发展已逐渐取代了无线电导航、天文导航等传统导航技术，而成为一种普遍采用的导航定位技术，并在精度、实时性、全天候等方面取得了长足进步。目前，世界上多个国家和地区已经建立或者正在建设全球卫星定位导航系统，具体包括美国建立的GPS系统、俄罗斯建立的GLONASS(格鲁纳斯)系统、欧盟正在建设的“伽利略”系统和中国正在建设的北斗二代系统。因而，卫星导航系统的接收设备可能需要完成对不同卫星导航系统信号的接收和处理。

在卫星导航接收机中，信号跟踪方法是卫星导航接收机最核心的算法之一。利用通用处理器，采用软件方法实现的卫星导航接收机被称为软件接收机。传统的卫星导航软件接收机通常使用CPU、DSP和ARM作为其核心处理器。其跟踪方法如图1所示，(1)获取上次记录的载波频率和码相位信息；(2)读取对应载波频率和载波相位的载波；(3)读取码相位对应的扩频码；(4)采用相关积分方法，计算不同延迟扩频码的I、Q支路的相关累加数值；(5)使用上述数值进行环路滤波，计算新的载波频率、载波相位和码相位，并记录相关运算结果用于导航电文解算和伪距测量；(6)运行其它任务调度(如卫星捕获和定位解算)；(7)等待下一个数据块的到达。

由于卫星导航系统信号跟踪过程中的相关累加运算的计算量较大，因此很多研究提出了一些方法来对相关运算进行加速。针对基于中央处理器的软件接收机通常使用比特压缩算法(参见B.M.Ledvina，S.P.Powell，P.M.Kintner and M.L.Psiaki，“A12-Channel Real-Time GPS L1 Software Receiver”，ION-GPS 2003和Jiangping Deng，Ruizhi Chen and Jianyu Wang，“An enhanced bit-wise parallel algorithm forreal-time GPS software receiver”，GPS Solution 2010 vol.14)、MMX或者SSE指令集(参见Charkhandeh et al.“Performance Testing of a Real-Time Software-Based GPS Receiver for x86 Processors”，ION-GNSS 2006和Gregory W.Heckler and James L.Garrison，“SIMD correlator library for GNSS software receivers”，GPS Solution 2004 vol.10)、或者通用图形处理器(参见Thomas Hobiger et al，“A GPU based real-time GPS software receiver”，GPS Solution 2010，vol.14和Cailun Wu et al，“The Optimized Method and Algorithms in the PC-Based GNSS Software Receiver Design”，ION-GNSS 2009)来进行跟踪过程中信号相关运行的加速。

根据文献Riedl，Bernhard，“Efficient GNSS Signal Acquisition with Massive Parallel Algorithms using OpenCL on GPUs”，ION-GNSS 2010，目前上述算法能够在目前高端的CPU处理器(Intel Core i7处理器)上实现20个通道的20MHz采样信号的跟踪运算，但仍然不足采用软件接收机的方法实现多卫星导航系统的多通道同时跟踪。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提出一种基于图形处理器的卫星导航系统比特压缩跟踪方法，该方法在图形处理器上使用比特压缩技术，能够将比特压缩算法的优点和图形处理器的并行计算性能进行结合，提高卫星导航系统跟踪算法的性能。

本发明的技术解决方案：一种基于图形处理器的卫星导航系统比特压缩跟踪方法，包括以下步骤：

(1)由接收机处理器负责生成或者读取载波相位查找表、扩频码查找表，并将传递到通用图形处理器中；

(2)接收机处理器读取需要进行跟踪的卫星导航系统中频信号，并将其传递到通用图形处理器的全局内存中；