[发明专利]一种基于GPU的卫星导航信号并行模拟方法

权利要求书

1.一种基于GPU的卫星导航信号并行模拟方法，其特征在于卫星导航信号模拟源采用GPU的多维并行结构实现了多颗卫星导航信号的并行模拟，其核心算法包括用户参数读取、信号模型计算和信号合成三大模块，三大模块算法过程如下，

用户参数读取模块工作流程为：

(1)读取用户坐标信息，静态坐标为经度纬度高度，动态坐标来自KML文件或者定位接收机输出的NMEA数据，

(2)导航电文信息来自RINEX文件，

(3)最低可见仰角为卫星最低的可见角度，一般设定为10°，

(4)对流层修正使能、电离层修正使能分别为这两种误差修正的开关参数，噪声修正参数的单位为分贝，

信号模型计算模块工作流程为：

(1)根据输入的用户坐标和导航电文信息，计算模拟时刻的卫星位置计算方法以不同的卫星导航系统的接口控制文件为准，以用户坐标为站心坐标系原点，计算所有卫星的仰角，排除不可见卫星，并生成可见星的扩频码，

(2)根据输入的修正参数，模拟信号误差，计算稀疏采样时刻的信号传播时延τ_i，

(3)计算信号的三阶变化率参数υ_τ、a_τ、a_τ，

信号合成模块的工作流程为：

(1)在GPU上开辟显存空间，将CPU生成的数据传输到开辟的显存内，可见星扩频码和导航电文均存入二维纹理内存，扩频码对应纹理的维数为N_CH×N_C/A，N_C/A为一个周期扩频码码元个数，N_CH为模拟的卫星通道个数，导航电文对应纹理维数为N_CH×(T_sum*R_B)，T_sum为模拟信号总时长，R_B为导航电文的传码率，稀疏采样时刻传播时延和三阶变化参数均存入常量内存，

为GPU计算的核函数设计线程结构，以下步骤(2)(3)(4)(5)在计算时均采用此结构，由N个并行线程块组成，每个线程块为2维，由N_CH×M个线程组成，N_CH*M＜1024，N的值由采样率f_s和计算周期3Δt决定N＝3f_s*Δt/(N_CH*M)，

(2)GPU核函数通过三阶变化率参数计算任意采样时刻的传输时延τ_sample，每3Δt为一个计算周期，

其中，N_t是3Δt内均匀采样的时间序列，t₀为3Δt的起始时间点，T_c为采样间隔，n为3Δt内的信号采样点个数，τ_sample为3Δt内任意采样时刻的信号时延，

(3)根据τ_sample的值，使用查表模块确定信号的码相位，同时计算载波多普勒，要确定信号发射时刻t_T的码相位，

(4)根据步骤(3)确认码相位和载波多普勒后，将所有通道内的扩频码、导航电文和载波相乘，生成N_CH个通道的中频信号数据，

(5)并将所有通道的信号累加得到最终信号，

(6)对步骤(5)得到的最终信号进行量化，将量化得到的数据回传本地内存，然后写入文件，并且判断信号是否生成完毕，如果信号生成没有完成，则重复步骤(2)(3)(4)(5)(6)，如果模拟完成则释放显存并结束程序。