基于GPU的高动态导航信号实时仿真生成

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1、2016年6月宇航计测技术Jun．．2016第36卷第3期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementV01．36．No．3文章编号：1000—7202(2016)03—0030—05中图分类号：TP391．9文献标志码：A基于GPU的高动态导航信号实时仿真生成牟卫华王雷朱祥维孙广富欧钢(1．国防科学技术大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073；2．北斗卫星导航产品2301质量检测中心，湖南长沙410073)摘要针对软件仿真高动态扩频信号实时性差的问题，通过分析扩频信号生成过程和分段插值运动模型，建立了一种高动态信号生成模型，由动态参数和当前时

2、间计算瞬时伪码相位和瞬时载波相位，各采样点的计算彼此不相关，将仿真信号组织成多维的数据结构，利用GPU中大量的浮点运算单元并行计算，提高了信号仿真的实时性。仿真验证结果表明，基于GPU的分段插值多维并行算法仿真时长1s采样率100Msps的信号，仿真与传输耗时共计322ms，与CPU串行仿真相比加速约19．4倍，实现了高动态扩频信号实时仿真。关键词图形处理单元并行计算导航信号仿真高动态HighDynamicNavigationSignalRealTimeSimulationandGenerationbasedonGPUMouWei—huaWangLeiZhuXiang—weiSunGuan

3、g—fhOuGang(1．CollegeofElectronicScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha，Hunan410073，China；2．TestingCenterofthe2301BeidouSatelliteNavigationProductQuality，Changsha，Hunan410073，China)AbstractForsolvingthereal—timeproblemofhighdynamicspreadspectrumsignalsimulation，anewhig

4、h—dynamicsignalgenerationmodelisproposed．Theinstantaneouspseudo—codephaseandinstan．taneouscarrierphasecalculatefromthecurrenttimeandthedynamicparameters．CalculationforeachSam．plingpointisnotrelatedtoeachother，SOthesimulatedsignalsamplingpointsareorganizedintomuhidi—mensionaldatastructure．Byusingpa

5、rallelcomputingwithalargenumberofALUinGPU，thesimulationspeedisimproved．Simulationresultsshowthat，withthemultidimensionalparallelinterpolationsimulationalgorithmsbasedonGPU，simulationandtransmissionconsuming322msinallfor100Mspspersecondsam．piingratesignals．ComparedwiththeCPUsimulation，themethodspee

6、dsupto19．4times，high—dynamicspreadspectrumsignalscanbesimulatedinrealtimewiththismethod．KeywordsGPUParallelComputingNavigationSignalSimulationHighDynamic1引言导航信号模拟系统能够根据收发载体的位置信息，仿真生成动态的导航信号，测试接收设备的性能指标，广泛应用于导航系统集成以及导航接收设备的研发测试。导航信号仿真包括预先生成与信号实时生成两种收稿日期：2016—06一02，修回日期：20160616作者简介：牟卫华(1979一)，男，副研究

7、员，博士，主要研究方向：卫星导航模拟仿真、测试评估、GPU并行计算等。第3期基于GPU的高动态导航信号实时仿真生成方式。在预先生成方式中，仿真软件利用CPU对各采样点的信号进行串行计算，各种信号体制变更修改灵活方便，但运算时间较长，不能满足实时仿真的要求，通常用于离线的算法性能测试。1。信号实时生成方式中，通过FPGA、DSP等高速信号处理器件实现三阶DDS，实时运算生成数字采样信号‘2，3『，FPGA实现方式实时性强，