基于GPU的高動態(tài)信號快速捕獲設(shè)計與實現(xiàn)

吳衡,郭承軍,程亞文

(電子科技大學(xué) 電子科學(xué)技術(shù)研究院,成都 611731)

基于GPU的高動態(tài)信號快速捕獲設(shè)計與實現(xiàn)

吳衡,郭承軍,程亞文

(電子科技大學(xué) 電子科學(xué)技術(shù)研究院,成都 611731)

傳統(tǒng)的軟件接收機(jī)均是由CPU處理器實現(xiàn),然而針對多普勒頻率偏移較大的衛(wèi)星信號捕獲問題,基于FFT 的并行頻率空間搜索捕獲方法可捕獲較大的頻偏并跟蹤一定的頻率變化率,但其計算重復(fù)次數(shù)較多,耗時過長。為此本文使用高性能計算平臺,設(shè)計了一種適用于GPU的高動態(tài)擴(kuò)頻信號捕獲的FFT并行頻率空間搜索捕獲方法，較好地平衡了其在高動態(tài)擴(kuò)頻信號捕獲的優(yōu)越性和高捕獲耗時之間的矛盾,實現(xiàn)對高動態(tài)擴(kuò)頻信號的快速捕獲。并充分利用GPU加速、高性能并行計算架構(gòu),測試結(jié)果表明:將FFT 的并行頻率空間搜索捕獲按本文的設(shè)計方案在GPU平臺實現(xiàn)后,捕獲單顆衛(wèi)星信號時間加速約96倍,捕獲全部衛(wèi)星時間加速46倍。

GPU;高動態(tài);并行計算;并行頻率捕獲

0 引 言

在信號捕獲領(lǐng)域,擴(kuò)頻信號的快速捕獲一直是一個關(guān)鍵問題。普通的靜態(tài)定位,載波多普勒頻率一般由衛(wèi)星的相對運動產(chǎn)生,接收機(jī)往往會自動濾除高多普勒頻移的低仰角衛(wèi)星以提高接收的衛(wèi)星信號質(zhì)量,其有效多普勒范圍一般幾百Hz。但在高動態(tài)環(huán)境下,載體的高速運動會導(dǎo)致載體和衛(wèi)星之間有很大的多普勒頻移以及很大的多普勒頻移變化率[1],例如彈載GPS接收機(jī)的運動(速度為7.6 km/s,加速度為10 g即98 m/s2)[2]。為了從高動態(tài)擴(kuò)頻信號中解調(diào)出位置信息,就必須先對衛(wèi)星信號進(jìn)行快速捕獲?！?br>