本文關(guān)鍵詞：基于CUDA的GPS軟件接收機(jī)研究

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【摘要】：本文以基于CUDA的GPS軟件接收機(jī)為研究對象,利用CPU和GPU異構(gòu)計(jì)算平臺設(shè)計(jì)了軟件接收機(jī),GPU負(fù)責(zé)捕獲和跟蹤中的大量相關(guān)運(yùn)算,CPU負(fù)責(zé)導(dǎo)航解算等。利用英偉達(dá)公司推出的CUDA可以使GPU開發(fā)更簡單。與硬件接收機(jī)和傳統(tǒng)軟件接收機(jī)比,利用CUDA和GPU等新技術(shù)實(shí)現(xiàn)的軟件接收機(jī)具有靈活性更強(qiáng)、開發(fā)成本更低、通道數(shù)更多和研究更方便等優(yōu)點(diǎn)。本文在簡要闡述了本課題的研究目的和意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀后,完成了以下幾項(xiàng)工作。(1)研究了衛(wèi)星導(dǎo)航基本理論、傳統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)和CUDA基本理論,進(jìn)行了基于CUDA的GPS軟件接收機(jī)設(shè)計(jì)。衛(wèi)星導(dǎo)航基本理論主要包括信號結(jié)構(gòu)和定位原理。CUDA基本理論主要包括CUDA概述、CUDA軟件體系、CUDA計(jì)算架構(gòu)、CUDA存儲器模型和CPU+GPU異構(gòu)計(jì)算。分析了基于CUDA的軟件接收機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn)后,對基于CUDA的GPS軟件接收機(jī)進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)、軟件和硬件設(shè)計(jì)。(2)研究了信號捕獲基本理論,并進(jìn)行了基于CUDA的信號捕獲模塊設(shè)計(jì)。信號捕獲基本理論包括信號捕獲概況和信號捕獲算法�；贑UDA的信號捕獲模塊設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)的存儲映射、CPU和GPU中的功能映射、信號捕獲算法流程、信號捕獲算法驗(yàn)證和信號捕獲算法優(yōu)化。經(jīng)過優(yōu)化,該模塊66.2ms即可完成信號捕獲,效率較高。(3)研究了信號跟蹤基本理論,并進(jìn)行了基于CUDA的信號跟蹤模塊設(shè)計(jì)。信號跟蹤基本理論包括相位鎖定環(huán)路、頻率鎖定環(huán)路、碼跟蹤環(huán)路和信號跟蹤環(huán)路�；贑UDA的信號跟蹤模塊設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)的存儲映射、CPU和GPU中的功能映射、信號跟蹤環(huán)路流程和信號跟蹤環(huán)路驗(yàn)證。(4)設(shè)計(jì)了位同步和幀同步模塊、奇偶校驗(yàn)和電文譯碼模塊、衛(wèi)星軌道解算模塊和用戶導(dǎo)航解算模塊。衛(wèi)星軌道解算模塊和用戶導(dǎo)航解算模塊都包括算法、流程和驗(yàn)證。研究基于CUDA的GPS軟件接收機(jī)可以為以后研究更多星座和頻點(diǎn)的軟件接收機(jī)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：GPS 軟件接收機(jī) CUDA GPU
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P228.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-19
• 1.1. 研究目的和意義14-15
• 1.2. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1. 國外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2. 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3. 本文的主要工作和章節(jié)安排17-19
• 第2章 基于CUDA的GPS軟件接收機(jī)設(shè)計(jì)19-34
• 2.1. 衛(wèi)星導(dǎo)航基本理論19-22
• 2.1.1. 信號結(jié)構(gòu)19-21
• 2.1.2. 定位原理21-22
• 2.2. 傳統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)22-23
• 2.3. CUDA基本理論23-28
• 2.3.1. CUDA概述23-24
• 2.3.2. CUDA軟件體系24-25
• 2.3.3. CUDA計(jì)算架構(gòu)25
• 2.3.4. CUDA存儲器模型25-27
• 2.3.5. CPU+GPU異構(gòu)計(jì)算27-28
• 2.4. 基于CUDA的GPS軟件接收機(jī)設(shè)計(jì)28-33
• 2.4.1. 設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)28-30
• 2.4.2. 總體方案設(shè)計(jì)30-31
• 2.4.3. 軟件和硬件設(shè)計(jì)31-33
• 2.5. 本章小結(jié)33-34
• 第3章 基于CUDA的GPS信號捕獲技術(shù)研究34-48
• 3.1. 信號捕獲基本理論34-40
• 3.1.1. 信號捕獲概況34-36
• 3.1.2. 信號捕獲算法36-40
• 3.2. 基于CUDA的信號捕獲模塊設(shè)計(jì)40-47
• 3.2.1. 數(shù)據(jù)的存儲映射40-42
• 3.2.2. CPU和GPU中的功能映射42-43
• 3.2.3. 信號捕獲算法流程43-44
• 3.2.4. 信號捕獲算法驗(yàn)證44-46
• 3.2.5. 信號捕獲算法優(yōu)化46-47
• 3.3. 本章小結(jié)47-48
• 第4章 基于CUDA的GPS信號跟蹤技術(shù)研究48-68
• 4.1. 信號跟蹤基本理論48-60
• 4.1.1. 相位鎖定環(huán)路48-54
• 4.1.2. 頻率鎖定環(huán)路54-56
• 4.1.3. 碼跟蹤環(huán)路56-59
• 4.1.4. 信號跟蹤環(huán)路59-60
• 4.2. 基于CUDA的信號跟蹤模塊設(shè)計(jì)60-67
• 4.2.1. 數(shù)據(jù)的存儲映射60-62
• 4.2.2. CPU和GPU中的功能映射62-63
• 4.2.3. 信號跟蹤環(huán)路流程63-64
• 4.2.4. 信號跟蹤環(huán)路驗(yàn)證64-67
• 4.3. 本章小結(jié)67-68
• 第5章 導(dǎo)航解算技術(shù)研究68-83
• 5.1. 位同步和幀同步模塊68-70
• 5.1.1. 位同步68-69
• 5.1.2. 幀同步69-70
• 5.2. 奇偶校驗(yàn)和電文譯碼模塊70-74
• 5.2.1. 奇偶校驗(yàn)70-71
• 5.2.2. 電文譯碼71-74
• 5.3. 衛(wèi)星軌道解算模塊74-78
• 5.3.1. 衛(wèi)星軌道算法74-76
• 5.3.2. 衛(wèi)星軌道解算流程76-77
• 5.3.3. 衛(wèi)星軌道解算驗(yàn)證77-78
• 5.4. 用戶導(dǎo)航解算模塊78-82
• 5.4.1. 用戶導(dǎo)航解算算法78-80
• 5.4.2. 用戶導(dǎo)航解算流程80-81
• 5.4.3. 用戶導(dǎo)航解算驗(yàn)證81-82
• 5.5. 本章小結(jié)82-83
• 總結(jié)與展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-89
• 附錄 1 CUDA常用函數(shù)介紹89-90
• 附錄2原始數(shù)據(jù)壓縮方法90-91
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單91-92
• 致謝92

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：519632