[發明專利]一種基于GPU的長碼分段重疊局部相關捕獲方法

有效

• 申請號: 201611006729.5
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN106772471B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 牟衛華;唐小妹;馬春江;歐鋼;王飛雪;孫廣富;倪少杰;高毅;李壯
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01S19/29
• 分類號: G01S19/29;G01S19/30
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陳立新

技術領域

本發明涉及衛星導航技術領域，特別是長周期偽碼擴頻信號捕獲的方法，更具體地涉及一種基于GPU的長碼直接捕獲方法。

背景技術

長周期偽碼擴頻信號抗干擾性能相比短碼更強，在短碼受干擾條件下，只能依賴長碼的直接捕獲，因此長碼直接捕獲技術是導航領域的一個研究熱點。偽碼擴頻信號捕獲階段需要搜索確定偽碼相位和多普勒初始值，長碼直接捕獲需要搜索的碼相位不確定范圍相比短碼更大，通常是短碼搜索范圍的10³～10⁴倍，因此如何快速搜索確定偽碼相位，是其中需要解決的關鍵問題。

GPU中有大量的浮點運算單元，通過利用數以百計的處理器核心，GPU計算FFT的速度可提升10倍。近幾年，基于GPU的通用計算技術開始應用于工程計算領域，相關專家和研究機構對GPU通用計算在導航信號接收領域的應用進行了部分研究，對基于GPU的捕獲研究主要集中在短碼捕獲分析上，還未見相關材料對基于GPU的長碼捕獲進行研究。

發明內容

針對長周期偽碼直接捕獲時大量碼相位搜索問題，本發明提出一種基于GPU的長碼分段重疊局部相關捕獲方法。

基于GPU的長碼分段重疊局部相關捕獲方法，流程如圖1，包括以下步驟：

步驟S1提取長碼生成本地參考信號序列

根據本地時間t₀，取[t₀ t₀+t]時間段持續時間為t的長碼數據，根據采樣率f_s生成本地參考信號序列p(n)，p(n)為{p(0) p(1) … p(tf_s)}；

步驟S2輸入信號剝離載波

以采樣率f_s對輸入信號進行采樣，采集(T+t)秒的輸入信號，其中T為預設的偽碼搜索不確定時間范圍，剝離載波后生成輸入信號復信號序列s(n)，s(n)為{s(0) s(1) … s[(T+t)f_s]}。

步驟S3分配數據存儲空間，傳輸數據到GPU設備端

在GPU設備端為輸入信號復信號序列s(n)和本地參考信號序列p(n)分配存儲空間，使用cudaMemcpy()函數將輸入信號復信號序列s(n)和本地參考信號序列p(n)由主機端拷貝到GPU設備端；

步驟S4輸入信號復信號序列重疊分段劃分，本地信號序列補零擴展

將輸入信號復信號序列部分重疊分段劃分，得到m個序列s_i(n)i＝0,1,…,(m-1)，將本地信號序列p(n)補充Tf_s/m個0，得到序列p_0m(n)；

步驟S5創建傅里葉變換計劃

調用函數cufftPlan1d()、cufftPlanMany()創建傅里葉變換計劃；

步驟S6批處理計算信號序列傅里葉變換

調用函數cufftExecC2C()、cufftExecR2C()，批處理計算分段劃分的m個序列s_i(n)的傅里葉變換序列S_i(k)和本地信號序列p_0m(n)的傅里葉變換序列P_0m(k)；

步驟S7頻域共軛乘運算

在GPU中逐點計算S_i(k)與P_0m(k)的共軛乘積，得到序列Y_im(k)；

步驟S8逆FFT得到多段相關值序列，拼接后得到整個相關值序列

調用函數cufftExecC2C()計算Y_im(k)的逆FFT，得到m個循環相關序列y_im(n)，截取每個相關序列的前Tf_s/m個值y_i(n)，拼接后得到整個不確定時間范圍內的相關值序列r(n)；

步驟S9計算相關值序列模值

在GPU中逐點計算相關值序列r(n)的模值，得到模值序列M(n)；

步驟S10信號檢測

搜索M(n)的最大值，判斷是否超過檢測門限，并確定碼相位值t_d。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：