[發(fā)明專(zhuān)利]一種GNSS大網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)協(xié)同并行計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110459839.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113282406A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔陽(yáng);羅盛;周聶;王友軍;王欣宇方;杜偉平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G06F9/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F9/50
• 代理公司: 重慶信航知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50218
• 代理人: 郭冬梅

本發(fā)明提供了一種GNSS大網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)協(xié)同并行計(jì)算方法，具體而言，首先由CPU負(fù)責(zé)GNSS數(shù)據(jù)計(jì)算任務(wù)調(diào)度分配，在搭建CPU與GPU協(xié)調(diào)處理平臺(tái)上，根據(jù)GPU處理單元數(shù)量對(duì)GNSS數(shù)據(jù)規(guī)模進(jìn)行均勻分塊，構(gòu)建基于非差模型的計(jì)算任務(wù)隊(duì)列；其次CPU執(zhí)行非差串行模塊，主要是檢核并配置衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星鐘差、地球自轉(zhuǎn)等參數(shù)文件；然后，GPU通過(guò)任務(wù)分解與數(shù)據(jù)分解模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)密集型的GNSS大網(wǎng)數(shù)據(jù)的并行預(yù)處理、非差觀測(cè)方程并行構(gòu)建以及非差模糊度并行固定；最后，由CPU負(fù)責(zé)GNSS大網(wǎng)數(shù)據(jù)解算的結(jié)果文件存寫(xiě)和成果匯總輸出。本發(fā)明提供的計(jì)算方法縮短了GNSS大網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)處理的時(shí)間，顯著提高了計(jì)算效率，具有較好的擴(kuò)展性和普適性，具有廣泛的運(yùn)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大規(guī)模GNSS數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種GNSS大網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)協(xié)同并行計(jì)算方法。

背景技術(shù)

隨著以GPS、GLONASS、Galileo、北斗等為代表的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GNSS(GlobalNavigation Satellite System)發(fā)展速度逐步減弱，GNSS觀測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)正向地面基準(zhǔn)站數(shù)量規(guī)模大、信號(hào)多頻多系統(tǒng)、精確性與實(shí)時(shí)性要求高等方向發(fā)展。GNSS衛(wèi)星與測(cè)站數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，面臨上千GNSS大網(wǎng)數(shù)據(jù)同時(shí)處理的巨大挑戰(zhàn)。由于GNSS數(shù)據(jù)處理解算耗時(shí)隨網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大而呈現(xiàn)出幾何級(jí)數(shù)增加，GNSS大網(wǎng)數(shù)據(jù)處理面臨計(jì)算效率低下甚至無(wú)法解算的難題。尋求GNSS大網(wǎng)數(shù)據(jù)的快速有效處理成為目前GNSS數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域重要研究方向之一，受到了越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注和研究。

國(guó)內(nèi)外研究人員從改進(jìn)GNSS數(shù)據(jù)模型和算法、引入并行計(jì)算技術(shù)應(yīng)用等方面進(jìn)行了廣泛的關(guān)注和研究，發(fā)表的文獻(xiàn)主要包括：國(guó)外《Journal of Geodesy》的《A new dataprocessing strategy for huge GNSS global networks》、《An enhanced strategy forGNSS data processing of massive networks》以及國(guó)內(nèi)《測(cè)繪學(xué)報(bào)》的《GNSS大網(wǎng)雙差模型并行快速解算方法》，《大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)》的《一種GNSS大網(wǎng)數(shù)據(jù)快速高效處理策略》等。可見(jiàn)，目前針對(duì)GNSS大網(wǎng)數(shù)據(jù)的研究?jī)?nèi)容十分豐富，例如在GNSS大網(wǎng)數(shù)據(jù)快速計(jì)算方法中，已有解決方案采用模型改進(jìn)串行計(jì)算的方法或者基于多節(jié)點(diǎn)CPU的分布式計(jì)算，同時(shí)處理GNSS大網(wǎng)數(shù)據(jù)用以估計(jì)軌道、鐘差、坐標(biāo)等。對(duì)GNSS大網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分布式并行解算中，也有研究集中在利用多核CPU或者多臺(tái)多核CPU計(jì)算機(jī)構(gòu)成的分布式并行計(jì)算環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)并行的雙差基線(xiàn)解算、基線(xiàn)網(wǎng)平差、非差多核并行計(jì)算等方面的研究，但迄今為止，瀏覽眾多相應(yīng)的技術(shù)文獻(xiàn)資料，卻未有對(duì)GNSS大網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)同并行計(jì)算的深入研究，因此直到今天，海量GNSS大網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)解算效率還始終難以獲得實(shí)質(zhì)性的提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足而提供一種GNSS大網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)協(xié)同并行計(jì)算方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中海量GNSS大網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)解算效率較為低下的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種GNSS大網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)協(xié)同并行計(jì)算方法，包括以下步驟：S1、搭建CPU與GPU協(xié)調(diào)處理平臺(tái)，由CPU負(fù)責(zé)GNSS數(shù)據(jù)計(jì)算任務(wù)調(diào)度分配，根據(jù)GPU處理單元數(shù)量對(duì)GNSS數(shù)據(jù)規(guī)模進(jìn)行均勻分塊，構(gòu)建基于非差模型的計(jì)算任務(wù)隊(duì)列；S2、CPU執(zhí)行非差串行模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)初檢核，配置包括衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星鐘差、地球自轉(zhuǎn)的參數(shù)文件；S3、GPU收到任務(wù)指令，通過(guò)任務(wù)分解與數(shù)據(jù)分解將數(shù)據(jù)塊進(jìn)行拆分，同步對(duì)密集型的GNSS大網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行并行預(yù)處理、非差觀測(cè)方程并行構(gòu)建以及非差模糊度并行固定；S4、CPU將GNSS大網(wǎng)數(shù)據(jù)解算的結(jié)果文件存寫(xiě)和成果匯總輸出。

具體而言，本發(fā)明在步驟S1中，當(dāng)觀測(cè)數(shù)據(jù)量大于GPU核心數(shù)時(shí)，根據(jù)GPU核心數(shù)進(jìn)行均勻分配；當(dāng)觀測(cè)數(shù)據(jù)量小于GPU核心數(shù)時(shí)，將觀測(cè)數(shù)據(jù)按照觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行等長(zhǎng)度切割，確保每個(gè)GPU分配到均衡的計(jì)算任務(wù)。此外，通常情況下，GNSS大網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量不少于200個(gè)，GPU核心數(shù)為10～100。