基于CUDA的GPS软件接收机研究

发布时间：2017-07-04 23:06

  本文关键词：基于CUDA的GPS软件接收机研究

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【摘要】：本文以基于CUDA的GPS软件接收机为研究对象,利用CPU和GPU异构计算平台设计了软件接收机,GPU负责捕获和跟踪中的大量相关运算,CPU负责导航解算等。利用英伟达公司推出的CUDA可以使GPU开发更简单。与硬件接收机和传统软件接收机比,利用CUDA和GPU等新技术实现的软件接收机具有灵活性更强、开发成本更低、通道数更多和研究更方便等优点。本文在简要阐述了本课题的研究目的和意义、国内外研究现状后,完成了以下几项工作。(1)研究了卫星导航基本理论、传统接收机结构和CUDA基本理论,进行了基于CUDA的GPS软件接收机设计。卫星导航基本理论主要包括信号结构和定位原理。CUDA基本理论主要包括CUDA概述、CUDA软件体系、CUDA计算架构、CUDA存储器模型和CPU+GPU异构计算。分析了基于CUDA的软件接收机的诸多优点后,对基于CUDA的GPS软件接收机进行了总体方案设计、软件和硬件设计。(2)研究了信号捕获基本理论,并进行了基于CUDA的信号捕获模块设计。信号捕获基本理论包括信号捕获概况和信号捕获算法。基于CUDA的信号捕获模块设计包括数据的存储映射、CPU和GPU中的功能映射、信号捕获算法流程、信号捕获算法验证和信号捕获算法优化。经过优化,该模块66.2ms即可完成信号捕获,效率较高。(3)研究了信号跟踪基本理论,并进行了基于CUDA的信号跟踪模块设计。信号跟踪基本理论包括相位锁定环路、频率锁定环路、码跟踪环路和信号跟踪环路。基于CUDA的信号跟踪模块设计包括数据的存储映射、CPU和GPU中的功能映射、信号跟踪环路流程和信号跟踪环路验证。(4)设计了位同步和帧同步模块、奇偶校验和电文译码模块、卫星轨道解算模块和用户导航解算模块。卫星轨道解算模块和用户导航解算模块都包括算法、流程和验证。研究基于CUDA的GPS软件接收机可以为以后研究更多星座和频点的软件接收机打下坚实的基础。
【关键词】：GPS 软件接收机 CUDA GPU
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-19
• 1.1. 研究目的和意义14-15
• 1.2. 国内外研究现状15-17
• 1.2.1. 国外研究现状15-16
• 1.2.2. 国内研究现状16-17
• 1.3. 本文的主要工作和章节安排17-19
• 第2章 基于CUDA的GPS软件接收机设计19-34
• 2.1. 卫星导航基本理论19-22
• 2.1.1. 信号结构19-21
• 2.1.2. 定位原理21-22
• 2.2. 传统接收机结构22-23
• 2.3. CUDA基本理论23-28
• 2.3.1. CUDA概述23-24
• 2.3.2. CUDA软件体系24-25
• 2.3.3. CUDA计算架构25
• 2.3.4. CUDA存储器模型25-27
• 2.3.5. CPU+GPU异构计算27-28
• 2.4. 基于CUDA的GPS软件接收机设计28-33
• 2.4.1. 设计优点28-30
• 2.4.2. 总体方案设计30-31
• 2.4.3. 软件和硬件设计31-33
• 2.5. 本章小结33-34
• 第3章 基于CUDA的GPS信号捕获技术研究34-48
• 3.1. 信号捕获基本理论34-40
• 3.1.1. 信号捕获概况34-36
• 3.1.2. 信号捕获算法36-40
• 3.2. 基于CUDA的信号捕获模块设计40-47
• 3.2.1. 数据的存储映射40-42
• 3.2.2. CPU和GPU中的功能映射42-43
• 3.2.3. 信号捕获算法流程43-44
• 3.2.4. 信号捕获算法验证44-46
• 3.2.5. 信号捕获算法优化46-47
• 3.3. 本章小结47-48
• 第4章 基于CUDA的GPS信号跟踪技术研究48-68
• 4.1. 信号跟踪基本理论48-60
• 4.1.1. 相位锁定环路48-54
• 4.1.2. 频率锁定环路54-56
• 4.1.3. 码跟踪环路56-59
• 4.1.4. 信号跟踪环路59-60
• 4.2. 基于CUDA的信号跟踪模块设计60-67
• 4.2.1. 数据的存储映射60-62
• 4.2.2. CPU和GPU中的功能映射62-63
• 4.2.3. 信号跟踪环路流程63-64
• 4.2.4. 信号跟踪环路验证64-67
• 4.3. 本章小结67-68
• 第5章 导航解算技术研究68-83
• 5.1. 位同步和帧同步模块68-70
• 5.1.1. 位同步68-69
• 5.1.2. 帧同步69-70
• 5.2. 奇偶校验和电文译码模块70-74
• 5.2.1. 奇偶校验70-71
• 5.2.2. 电文译码71-74
• 5.3. 卫星轨道解算模块74-78
• 5.3.1. 卫星轨道算法74-76
• 5.3.2. 卫星轨道解算流程76-77
• 5.3.3. 卫星轨道解算验证77-78
• 5.4. 用户导航解算模块78-82
• 5.4.1. 用户导航解算算法78-80
• 5.4.2. 用户导航解算流程80-81
• 5.4.3. 用户导航解算验证81-82
• 5.5. 本章小结82-83
• 总结与展望83-84
• 参考文献84-89
• 附录 1 CUDA常用函数介绍89-90
• 附录2原始数据压缩方法90-91
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单91-92
• 致谢92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：519632