[实用新型]一种基于GPU的卫星导航软件接收机

说明书

技术领域

本实用新型属于卫星导航接收机技术领域，具体涉及一种基于GPU的卫星导航软件接收机。

背景技术

卫星导航接收机是一种基于卫星导航系统开发的具有导航定位功能的终端设备，该系统能根据接收到的卫星导航信号实时确定载体的位置和运动状态。由于其工作过程中，中频数字信号采样频率较高，为满足实时性要求，完成卫星导航接收机主要功能的中频数字信号处理模块，通常采用硬件系统实现，如常用现场可编程门阵列FPGA(Field-Programmable Gate Array)和数字信号处理器DSP(Digital Signal Processing)等硬件系统实现。

卫星导航软件接收机是把中频数字信号处理模块的功能在普通计算机(即PC机)上实现。卫星导航软件接收机编程方便、设计灵活，且不需要专门设计的中频数字信号处理硬件系统，特别适用于卫星导航接收机的算法研究，但由于基于PC机的软件系统很难实现对大量高速中频采样数据的实时处理要求，因此基于普通PC机的卫星导航软件接收机一般很难实现对信号的实时处理。

图形处理器GPU(Graphic Processing Unit)是计算机中用于图形处理的核心处理器，其包含大量的核心处理单元，可同时完成大量并行处理。近年随着GPU硬件技术的发展和软件开发平台的完善，GPU不仅在图形图像处理中得应用，并已在并行计算、复杂计算等领域得到了广泛应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于GPU的卫星导航软件接收机，解决现有卫星导航软件接收机难以满足实时性要求的问题，构建一种新型的可实时处理的卫星导航软件接收机系统。

本实用新型所采用的技术方案是，一种基于GPU的卫星导航软件接收机，包括依次连接的天线、射频模块和中频数字信号采集模块，天线用于接收卫星信号，射频模块用于完成卫星信号的低噪声放大和滤波，中频数字信号采集模块用于完成卫星信号的AGC放大、下变频与AD采样，中频数字信号采集模块通过通用串行总线连接有PC机，PC机上安装有CPU和GPU，并采用CPU和GPU协同工作的方式，利用CUDA的技术架构完成卫星信号的捕获、跟踪和解算。

PC机采用具有PCI-E插槽的通用硬件配置，GPU采用NVIDIAGeForce9800GT芯片。

PC机采用具有PCI-E插槽的通用硬件配置，GPU采用NVIDIA GTX260芯片。

本实用新型基于GPU的卫星导航软件接收机，其优点在于采用GPU的并行处理能力，利用GPU的多个并行流处理单元来实现卫星导航软件接收机的中频数字信号的捕获与跟踪中的大量运算，大大缩短了运算时间。

附图说明

图1是现有技术的卫星导航接收机的结构示意图；

图2是本实用新型基于GPU的卫星导航软件接收机的结构示意图；

图3是本实用新型基于GPU的卫星导航软件接收机的时域滑动相关捕获的原理图；

图4是本实用新型基于GPU的卫星导航软件接收机的卫星信号跟踪的原理图；

其中，1.天线，2.射频模块，3.中频数字信号采集模块，4.中频数字信号处理模块，5.PC机，6.载波跟踪环，7.伪码跟踪环。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示为现有的卫星导航接收机，其包括：天线1、射频模块2、中频数字信号采集模块3和中频数字信号处理模块4。其中，天线1完成卫星信号的接收，射频模块2完成卫星信号的低噪声放大和滤波，中频数字信号采集模块3完成卫星信号的AGC(Automatic Gain Control)放大、下变频及AD采样，中频数字信号处理模块4完成卫星导航接收机的主要功能，包括对信号的捕获、跟踪和解算。

如图2所示为本实用新型基于GPU的卫星导航软件接收机，包括依次连接的天线1、射频模块2和中频数字信号采集模块3，天线1用于接收卫星信号，射频模块2用于完成卫星信号的低噪声放大和滤波，中频数字信号采集模块3用于完成卫星信号的AGC放大、下变频及AD采样，中频数字信号采集模块3通过通用串行总线(即USB)连接有PC机5，PC机5上安装有CPU和GPU，PC机5采用CPU和GPU协同工作的方式，利用CUDA的技术架构完成卫星信号的捕获、跟踪和解算。