[发明专利]并行的直接位置估计接收机导航域联合积累输出计算方法

说明书

一种并行的直接位置估计接收机导航域联合积累输出计算方法。该并行计算方案是通过三个层次的并行策略实现的，其中第一层次为：利用GPU多线程方式并行执行一个卫星通道的相关器；第二层次为利用GPU多流机制并行执行导航域每个候选网格点处、不同卫星通道所需的相关器，得到一个网格点的联合积累输出；第三层次为利用GPU多线程块并行执行不同候选网格点处联合积累输出的计算，从而得到所有网格点的联合积累输出。本发明提供的并行的直接位置估计接收机导航域联合积累输出计算方法，同时采用三种不同层次的并行策略计算导航域联合积累输出，能够大幅度提高直接位置估计接收机的运算效率，为其工程实时运行奠定基础。

技术领域

本发明属于卫星导航高性能接收机技术领域，特别涉及一种并行的直接位置估计接收机导航域联合积累输出计算方法，同时采用三种不同层次的并行策略计算导航域联合积累输出，因此能够大幅度提高现有直接位置估计接收机的运算效率，为其工程实时运行奠定基础。

背景技术

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)能为全球用户提供高精度的三维位置、速度和时间信息(Position Velocity Time,PVT)，具有全天候、全时段、高精度、自动化、高效益等显著特点，因此得到广泛应用。随着GNSS应用领域的不断拓展，用户接收机逐渐从开阔的室外环境向密集城区和室内等复杂环境扩展，此时，卫星信号功率会受到各种穿透损耗的影响而严重衰减，这使得传统GNSS接收机部分或所有卫星信号无法被跟踪，导致其导航性能严重下降甚至无法正常工作。

与传统GNSS接收机先分别对各卫星信号进行跟踪、再进行导航解算的两步处理不同，直接位置估计算法通过联合所有可见卫星信号直接在导航域进行信号能量积累，并利用联合积累输出通过一步估计得到导航解，避免了中间参数的估计，这为复杂环境下利用GNSS进行有效导航提供了可能。直接位置估计接收机需要在导航域预设若干个网格候选点，并计算导航域内每一个候选网格点处的相关值，然后对各卫星信号相关值进行联合积累，最后根据联合积累输出进行导航解算。由于相关器计算本身具有较大的运算量，并且直接位置估计接收机需要计算所有卫星信号所有导航域候选网格点处的相关值，这使得直接位置估计接收机实现存在巨大运算量，使之难以推广应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种并行的直接位置估计接收机导航域联合积累输出计算方法，该方法能够有效提高现有直接位置估计接收机的运算效率。

为了达到上述目的，本发明提供的并行的直接位置估计接收机导航域联合积累输出计算方法包括如下三个层次的并行处理策略：

1)第一层并行处理是利用GPU(图形处理单元)多线程方式并行执行一个卫星通道的相关器，获得该卫星通道的相关幅值；

2)第二层并行处理是利用GPU多流机制并行执行导航域每个候选网格点处、不同卫星通道所需的相关器，得到一个网格点的联合积累输出；

3)第三层并行处理是利用GPU多线程块并行执行不同候选网格点处联合积累输出的计算，得到所有网格点的联合积累输出。

在步骤1)中，所述第一层并行处理是利用GPU多线程方式并行执行一个卫星通道的相关器，获得该卫星通道的相关幅值的具体方法是：

在GPU核函数中分配多个线程，各线程并行执行本地码生成和本地载波生成任务，得到本地参考信号接着，将相关器中所涉及的接收信号x(n)与本地参考信号进行相关运算中的大量相乘和相加运算分配给多个线程并行执行，以取代传统相关器序贯执行相乘和相加运算；最后，利用CUDA(计算统一设备架构)规约求和算法计算相关幅值，则一个卫星通道的相关幅值表示为：

其中N表示卫星信号采样点数。