[发明专利]一种多通道卫星信号跟踪方法

说明书

一种多通道卫星信号跟踪方法，主线程初始化跟踪参数和运算资源，开启数据获取CPU线程，发布采集数据预读取异步任务，数据获取CPU线程读取采集数据并存储至页锁定主机内存中，然后向第一CUDA流发布数据传输任务，将采集数据异步传输至GPU全局内存中；主机主线程发布新一轮跟踪所需数据的读取任务，环路开始跟踪；主机主线程向第二CUDA流依序发布异步数据处理任务，然后按序向第二CUDA流发布异步数据传输任务，将结果传输至主机；主线程对第二CUDA流进行同步并根据计算结果更新每一通道的参数，完成更新后本轮跟踪结束，若停止跟踪则流程结束，否则继续下一轮跟踪。本发明方法利用多线程并发和CUDA流的特点减少耗时。

技术领域

本发明属于卫星导航技术领域，尤其涉及一种GNSS信号软件接收机的跟踪环路的设计。

背景技术

图1为传统的GNSS信号软件接收机跟踪环路的架构图，如图1所示，GNSS信号软件接收机的信号跟踪过程主要是，GNSS信号软件接收机根据采样频率，在每一个通道的一次跟踪内，生成一个伪随机码周期内对应采样点数的本地载波和本地伪随机码，然后通过相关器对采集数据进行载波剥离、伪随机码剥离，从而得到码伪距、载波伪距、电文比特等信息。目前的软件接收机跟踪环路通常使用计算机CPU(中央处理器)多线程并发，或者使用GPU(图形处理器)并行进行多通道处理。NVIDIA公司的图形处理器还支持另一种称为CUDA流的并行性，其表示一个GPU操作队列，并且该队列中的操作符将以指定的顺序执行。在伪随机码周期为1ms时，跟踪环路需要在1ms之内将数据处理完毕。在数据采样率较高，以致1ms的采样数据量较大的情况下，主机与GPU之间的数据传输耗时会对跟踪效率产生影响。

专利号为201310163718.8的中国发明专利公开了一种基于GPU的并行导航卫星信号跟踪方法，该方法在CPU-GPU上构建多通道载波跟踪环和伪码跟踪环，使用GPU对多通道卫星信号进行跟踪，通过多通道信号跟踪处理分别在GPU与CPU进行二级流水处理，但该方法是属于串行跟踪卫星通道方法，CPU主线程在每个通道执行GPU任务时都将阻塞，无法执行其它指令对其它通道进行跟踪，这使得计算机资源无法充分利用。

申请号为202010473057.9的中国发明专利申请公开了一种基于GPU的大容量短突发信号接收机设计方法，该方法利用CPU和GPU形成接收机的实时接收架构，开启多个CPU线程，每个线程控制一个CUDA流进行跟踪处理。但该方法要在完成数据初始化后才使用多线程控制多个流进行跟踪，在数据初始化完成之前需阻塞主机，并且未对CPU线程的运行顺序进行控制，从而无法控制流中任务在GPU的执行顺序，也无法达到隐藏数据传输耗时的目的，使得跟踪效率受到数据传输耗时的影响。

申请号为201810334254.5的中国发明专利申请公开了一种跟踪流水处理方法，该方法通过多通道信号跟踪处理，分别在GPU与CPU进行二级流水处理，在使用GPU进行跟踪时使用CPU进行环路参数处理，但该方法需要将多通道分为相等的两部分，若通道数并非偶数，则会遇到分组困难的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以降低数据传输耗时的多通道卫星信号跟踪方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种多通道卫星信号跟踪方法，包括以下步骤：

S1、主机主线程对跟踪参数和运算资源进行初始化，所述跟踪参数包括卫星通道参数和跟踪环路参数，所述运算资源包括用于数据获取的数据获取CPU线程、用于缓存原始采集数据的页锁定主机内存、一个用于传输采集数据的第一CUDA流资源，N个用于处理数据的第二CUDA流资源、第一GPU全局内存和第二GPU全局内存以及保存三路信号积分结果的存储空间；