[發(fā)明專(zhuān)利]規(guī)模化大地控制網(wǎng)平差的分布式計(jì)算方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310059800.6
• 申請(qǐng)日: 2013-02-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103175516A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂志平;崔陽(yáng);陳正生;黃令勇;王宇譜;呂浩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍信息工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01C15/00
• 分類(lèi)號(hào): G01C15/00
• 代理公司: 鄭州天陽(yáng)專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 41113
• 代理人: 聶孟民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及“測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科中的“大地測(cè)量學(xué)與測(cè)量工程”技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種規(guī)模化大地控制網(wǎng)平差的分布式計(jì)算方法。

背景技術(shù)

在局域或全球范圍內(nèi)建立由一系列地面控制點(diǎn)構(gòu)成的大地控制網(wǎng)，通過(guò)精密測(cè)定控制點(diǎn)的三維位置及其時(shí)空變率，研究和測(cè)定地球形狀、大小及其變化，能夠?yàn)闇y(cè)制地圖、工程設(shè)計(jì)和地球動(dòng)力學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域提供控制基礎(chǔ)，為人造衛(wèi)星、遠(yuǎn)程武器和各種航天器的發(fā)射和運(yùn)行提供精確控制信息，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)與國(guó)防建設(shè)提供控制保障。

當(dāng)前全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS,Global?Navigation?Satellite?System)逐步成為測(cè)定地面點(diǎn)位置的主要技術(shù)手段，隨著越來(lái)越多的連續(xù)運(yùn)行參考站(CORS,Continuously?Operating?Reference?Station)的建立和多個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)的投入使用，大地控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理面臨日益突出的有限計(jì)算資源和不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)規(guī)模的矛盾。大地控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理中涉及的平差計(jì)算不僅面臨海量觀測(cè)數(shù)據(jù)的事后精確計(jì)算，還要應(yīng)對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)快速解算。

目前，傳統(tǒng)的大地控制網(wǎng)平差的計(jì)算方法是將時(shí)空分布的測(cè)站所采集的觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心按照一定的平差模型對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平差處理與分析，再將成果發(fā)布給用戶。然而，集中式的數(shù)據(jù)處理中心現(xiàn)有計(jì)算能力逐漸無(wú)法滿足急劇增長(zhǎng)的規(guī)模化大地控制網(wǎng)平差計(jì)算的處理需求。如當(dāng)前國(guó)際GNSS服務(wù)組織(IGS,International?GNSS?Service)的核心CORS站已有200多個(gè)，再加上各種區(qū)域CORS網(wǎng)的測(cè)站，可用CORS數(shù)目已多達(dá)2000多個(gè)，而IGS數(shù)據(jù)處理中心目前限于計(jì)算能力只能同時(shí)處理100個(gè)以內(nèi)的CORS站觀測(cè)數(shù)據(jù)。大量的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)沒(méi)有得到有效利用，造成相應(yīng)的平差計(jì)算成果精度不穩(wěn)定或不可靠。

為了實(shí)現(xiàn)大地測(cè)量控制網(wǎng)平差的高效處理，國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和研究人員進(jìn)行了廣泛的關(guān)注和研究，發(fā)表的文獻(xiàn)主要包括：《Journalof?Geodesy》的《A?new?data?processing?strategy?for?huge?GNSS?global?network》，《Journal?of?Geophysical?Research》的《Fixed?point?theorems?of?GPS?carrier?phase?ambiguity?resolution?and?their?application?to?massive?network?processing:Ambizap》，《測(cè)繪學(xué)報(bào)》的《超大規(guī)模大地網(wǎng)分區(qū)平差快速解算方法》。此類(lèi)研究均是從降低傳統(tǒng)集中式平差計(jì)算的算法復(fù)雜度等角度出發(fā)，對(duì)大規(guī)模大地控制網(wǎng)平差的快速解算帶來(lái)了一定的效果。但相關(guān)的平差模型與算法多是針對(duì)單處理器體系架構(gòu)編寫(xiě)的，沒(méi)有顧及到當(dāng)前多機(jī)多核硬件平臺(tái)所帶來(lái)的高效分布并行計(jì)算性能。

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)的高速發(fā)展，以分布式計(jì)算技術(shù)為主的高性能計(jì)算成為大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的最有效方法。針對(duì)規(guī)模化大地控制網(wǎng)平差的集中式計(jì)算方法的處理瓶頸，本發(fā)明利用了分布式計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化大地控制網(wǎng)平差的分布式計(jì)算。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是對(duì)規(guī)模化大地控制網(wǎng)平差計(jì)算任務(wù)的并行分解與并行計(jì)算，易于實(shí)現(xiàn)，便于掌握。本發(fā)明方法顧及規(guī)模化大地控制網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的獲取和相關(guān)計(jì)算資源（CORS站網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心等）本身的分布特性，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化大地控制網(wǎng)平差的分布式計(jì)算方法，不僅提高對(duì)現(xiàn)有計(jì)算資源的利用率，而且可以使人們?cè)诟咝阅艿挠?jì)算能力下解決更復(fù)雜的大地測(cè)量數(shù)據(jù)處理問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有大地控制網(wǎng)平差的集中式計(jì)算技術(shù)的不足，提供一種規(guī)模化大地控制網(wǎng)平差的分布式計(jì)算方法，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化大地測(cè)量數(shù)據(jù)的高效處理，使用方便，其技術(shù)方案為：一種規(guī)模化大地控制網(wǎng)平差的分布式計(jì)算方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：控制網(wǎng)平差計(jì)算任務(wù)分解，利用現(xiàn)代觀測(cè)技術(shù)手段獲取的與大地控制網(wǎng)中空間分布的控制點(diǎn)位置信息相關(guān)的大量的距離、角度、高差、基線觀測(cè)數(shù)據(jù)，具有空間分布和連續(xù)采集的特性，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)的觀測(cè)條件、觀測(cè)儀器型號(hào)、觀測(cè)時(shí)期、控制點(diǎn)地理位置、控制點(diǎn)點(diǎn)數(shù)的原則綜合將規(guī)模化大地控制網(wǎng)分成若干個(gè)區(qū)，每分區(qū)單獨(dú)平差計(jì)算，然后把各分區(qū)聯(lián)接成一個(gè)整體，將聯(lián)結(jié)各區(qū)的控制點(diǎn)稱(chēng)為公共點(diǎn)，各分區(qū)內(nèi)的控制點(diǎn)稱(chēng)為內(nèi)部點(diǎn)，則規(guī)模化大地控制網(wǎng)平差計(jì)算任務(wù)劃分為多個(gè)子計(jì)算任務(wù)，采用分區(qū)平差方法后，控制網(wǎng)平差計(jì)算的未知參數(shù)分為公共參數(shù)項(xiàng)和內(nèi)部參數(shù)項(xiàng)兩類(lèi)，各個(gè)分區(qū)之間的內(nèi)部參數(shù)項(xiàng)彼此相互獨(dú)立；