[发明专利]基于GPU的北斗B1C/B1I双频并行多通道协同捕获方法

说明书

本发明提出了一种基于GPU的北斗B1C/B1I双频并行多通道协同捕获方法。其首先对B1C导频信号进行捕获，包括本地载波发生、载波剥离、本地折叠码发生、码相关、码相位模糊度消除等；根据B1C导频信号的捕获结果，对B1I信号进行位同步，利用B1C扩频码与B1I信号NH码之间的相位关系，最终实现对B1I信号的快速位同步。本发明首先对B1C导频信号进行捕获是为了克服数据跳变的影响；采用GPU对捕获进行加速，可以有效解决计算量集中的难题；采用B1C导频信号协助B1I信号位同步，是为了解决低载噪比环境下B1I信号因相干积分时间太短而无法捕获的问题，保证有足够多的卫星信号可以参与到最终的定位导航结算模块中。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于GPU的北斗B1C/B1I双频并行多通道协同捕获方法。

背景技术

2017年11月5日，北斗三号系统第一、二颗组网卫星的成功发射，标志着北斗三号系统已经进入全球组网的新阶段。目前已知北斗三号系统新增信号有B1C和B2a两个频点，为了进一步提升卫星信号的抗干扰能力，B1C和B2a信号均采用周期为10ms的长伪随机码作为测距码。由于B1C信号采用目前现代化GNSS信号体制普遍使用的BOC调制方式，这使得北斗系统与GPS/GALILEO系统之间可以实现兼容与互操作，对于未来多模多频点系统接收机的设计具有重大意义，并且有助于显著地提升用户终端的定位性能。

双频接收机逐渐受到研究人员关注的原因之一在于，双频能够有效估计电离层延时，从而减小伪距的测量误差以及最终的定位误差。B1I和B1C信号的调制载波频率分别是1561.098MHz和1575.42MHz，理论上B1I和B1C信号双频接收机可以达到优于B1I或B1C信号单频接收机的定位性能。另外，考虑到B1I和B1C信号使用同一个时钟基准源，且两者码相位之间存在固定的关系，因此可以基于其中一个信号的捕获信息快速实现另一个信号的位同步(精捕获)，提供双频联合跟踪需要的初始化信息。

B1C信号具有更长的扩频码周期，可以作长时间的相干积分，同时导频信号不会受比特随机跳变的影响，有助于提高弱信号环境下的检测概率，因此采用B1C信号协助B1I信号进行捕获和跟踪必将成为未来的研究趋势。但是，长码捕获需要的计算量相当大，若采用常规的方法进行捕获，则很难找到计算资源足够的硬件平台，故需要对原有算法进行改进，以满足计算资源相对匮乏的软件接收机的设计要求。本发明公布的方法就是充分利用GPU的众核多线程机制来实现多通道多数据并行处理的。

发明内容

本发明所要解决的问题在于克服现有技术的不足，因此提出了一种基于GPU的北斗B1C/B1I双频并行多通道协同捕获方法。所述方法在保证捕获灵敏度的同时，通过GPU加速实现计算量的等效减少。对B1C导频信号进行捕获，既能消除随机比特跳变对相干积分值的影响，又能快速辅助B1I信号进行位同步，保证低信噪比环境下依然能捕获到较多的卫星信号，以确保用户的定位精度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于GPU的北斗B1C/B1I双频并行多通道协同捕获方法，包括步骤如下：

步骤A，采用改进的并行码相位搜索算法对B1C导频信号进行捕获，包括本地扩频码生成、本地载波生成、扩频码相关以及码相位模糊度消除；

步骤B，B1I信号位同步：根据B1C导频信号的捕获结果，利用B1C与B1I信号之间载波频率和扩频码相位的固定关系，来确定B1I位同步阶段的载波频率和码相位搜索范围，进而获得B1I信号的载波多普勒和码相位偏移估计值。

可选的，步骤A中，所述改进的并行码相位搜索算法包括步骤如下：

步骤A-1，为本地扩频码、本地载波、通道配置参数在GPU端分配全局内存空间，并采用对齐且连续合并的方式进行存储；分别在主机端和GPU端采用页锁定内存和全局内存保存输入中频数据；