[发明专利]基于GPU的卫星天线多波束对地通信特性计算方法

说明书

本发明公开了一种基于GPU的卫星天线多波束对地通信特性计算方法，包括：建立单波指向覆盖模型；将单波指向覆盖模型分配到GPU的多线程中，同步计算多波束对地覆盖区；建立天线方向图模型；将多波束对地覆盖区划分为若干个网格点，建立计算每个网格点的C/I值计算模型；将每个网格点的C/I值计算模型分配到GPU多线程中，同步并行计算多波束覆盖区中每个网格点的C/I值。该方法中的多波束覆盖区域计算，每一个波束的覆盖区域相互独立，计算简单；对于多波束覆盖区的C/I计算显示，覆盖区每一个点的C/I数值计算相互独立，计算同样简单，提高了计算效率。

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，特别涉及基于GPU的单星多波束指向覆盖计算的并行加速处理，多波束频率复用下C/I的云图计算显示。

背景技术

目前全球移动通信卫星为了充分利用卫星资源，通信频段资源，采用单星多波束频率复用的方式进行设计。为了对单星多波束天线对地覆盖区随卫星星下点漂移与天线方位俯仰角转动而带来的变化以及频率复用带来的覆盖区域同频干扰信干比的变化进行计算机仿真分析，需要设计一种高效率利用计算机硬件的仿真计算方法来满足大量的计算需求。

传统的基于CPU计算的仿真计算方法在处理大量重复简单计算的问题时，通过遍历的方法计算，处理效率低下，用时较长，无法满足对多波束天线覆盖以及覆盖区域内的同频信干比的动态计算显示。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于GPU的卫星天线多波束对地通信特性计算方法，该方法解决了使用CPU计算，遍历每一个波束的信息，一个个计算每一个波束的覆盖区，效率低下，计算用时长；以及遍历计算服务区每一个网格点的C/I，重复计算量大，计算用时长的技术问题。

为达到上述目的，本发明实施例提出了基于GPU的卫星天线多波束对地通信特性计算方法，包括以下步骤：步骤S1，建立单波指向覆盖模型；步骤S2，将所述单波指向覆盖模型分配到GPU的多线程中，同步计算多波束对地覆盖区；步骤S3，建立天线方向图模型；步骤S4，将所述多波束对地覆盖区划分为若干个网格点，建立计算每个网格点的C/I值计算模型；步骤S5，将所述每个网格点的C/I值计算模型分配到GPU多线程中，同步并行计算多波束覆盖区中每个网格点的C/I值。

本发明实施例的基于GPU的卫星天线多波束对地通信特性计算方法，充分利用目前计算机GPU的并行处理能力，避免CPU对大量简单的计算工作进行重复的计算，消耗大量的计算时间；利用GPU并行计算能力同步更新多波束的指向覆盖，优于使用CPU逐个遍历更新多波束指向覆盖；利用GPU并行计算能力同步更新多波束覆盖区域内每个网格点的C/I数值，避免CPU遍历更新覆盖区内每个网格点的C/I数值，大大提高了计算效率。

另外，根据本发明上述实施例的基于GPU的卫星天线多波束对地通信特性计算方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S2进一步包括：将所述单波指向覆盖模型分配到GPU的多线程中，给每个波束对地覆盖计算在GPU当中分配一个独立线程，一步并行计算所述多波束对地覆盖区。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过CUDA平台将所述单波指向覆盖模型分配到GPU的多个线程中。

进一步地，在本发明的一个实施例中，对于每个波束对地覆盖计算，需考虑方位俯仰角与地球遮挡因素，以及对覆盖区域的边界点集合的经纬度进行计算，以显示每个波束在地球上的覆盖区域。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述天线方向模型为：