CN110850448B - 基于gpu的上注接收处理机模拟器的零值监测模块及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于GPU的上注接收处理机模拟器的零值监测模块及方法，通过对本地零值信号经过上注接收处理机模拟器处理后得到的结果信号进行分析，以实现上注接收处理机接收通道时延变化的监测，以及单机内部故障排查。同时，该模块采用了stream技术，可以对多路信号进行高速、并行处理，保证了信号处理的实时性。

Description

基于GPU的上注接收处理机模拟器的零值监测模块及方法
技术领域
本发明涉及导航卫星的地面仿真技术领域，具体涉及导航卫星上注接收处理机模拟器的零值监测技术。
背景技术
导航卫星的一个重要任务及功能就是上行注入与精密测距，上注接收处理机作为实现该功能的重要部件，其主要功能包括接收地面运行控制验证分系统发送的上行注入/星地时间同步信号并完成精密时间比对测量，然后将测量结果通过下行时间同步信号传回地面，以用于星地双向时间同步；以及从上行注入信号中解调出导航信息及参数，并将该信息及参数发送给导航任务处理机。
然而，上注接收处理机中元器件的零值会随着环境因素以及器件特性的变化而变化，从而影响上行测距精度和时延稳定度。在卫星通信领域，零值是指引起系统偏差的设备时延。目前，在上注接收处理机模拟器中，零值校准方法通常存在着高精度和测量实时性之间的矛盾。因此，需要一种方法，以实现实时及高精度的零值监测。
发明内容
本发明提供一种基于图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)的上注接收处理机模拟器的零值监测模块及方法，进行上注接收信道时延(或称“零值”，在本文中可互换使用)的实时监测，从而提供更精确的卫星模拟。
一种基于GPU的上注接收处理机模拟器的零值监测模块包括：
数字信号处理单元，包括：
零值数字中频信号生成模块，用于生成数字中频信号以作为零值信号；
零值基带信号处理模块，用于从上行注入接收通道接收结果信号，并实现结果信号的数字基带信号处理，包括:下变频、干扰抑制、载波去除、伪码解扩、数据预处理以及信号环路跟踪；以及
根据零值信号和经处理的结果信号确定上注接收处理机的时延；以及
模拟信号处理单元，包括：
DA转换模块，用于对零值信号进行数模转换；
调制模块，用于完成零值信号的L频点的模拟正交调制；以及
耦合器，用于将零值信号耦合至上行注入接收通道。
进一步地，所述数字信号处理单元采用GPU，通过流技术(stream)实现多个通道的并行捕获和跟踪。
进一步地，所述DA转换模块包括4路DA，每支路分辨率为16bit，速率为500MHz。
本发明还提供一种使用该零值监测模块的基于GPU的上注接收处理机模拟器的零值监测方法，包括：
所述零值数字中频信号生成模块生成一路数字中频信号，将其作为零值信号；
通过所述DA转换模块，将所述零值信号转换为模拟中频信号；
对所述模拟中频信号进行L频点的模拟正交调制，得到零值基带信号；
将所述零值基带信号耦合至上行注入接收通道；以及
通过所述零值基带信号处理模块，对从所述上行注入接收通道接收到的结果信号进行处理，包括：
AD采样，将所述零值基带信号转换为数字信号；
将所述数字信号进行下变频、干扰抑制、载波去除、伪码解扩；实现信号的译码及伪距测量；以及
根据经处理的信号和零值数字中频信号确定上注接收处理机的时延。
进一步地，可以根据所述确定的时延进行上注接收处理机的模拟。
进一步地，可以根据所述确定的时延校准上注接收处理机。
本发明提供的一种基于GPU的上注接收处理机模拟器的零值监测模块及方法，生成一路本地零值信号，并通过分析该零值信号经过上注接收处理机模拟器处理后得到的结果信号，以实现上注接收处理机接收通道时延变化的监测，从而使用所述时延进行更准确的上注接收处理机模拟，以及排查单机是否出现内部故障。同时，该模块采用了stream技术，进行并行处理，保证了信号处理的实时性。
附图说明
为进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
图1示出本发明一个实施例的一种基于GPU的上注接收处理机模拟器的零值监测模块示意图；
图2示出本发明一个实施例的信号处理流程示意图；以及
图3示出本发明一个实施例的一种基于GPU的上注接收处理机模拟器的零值监测方法流程示意图。
具体实施方式
以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。
在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。
在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。
在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。
另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。
图1示出了一种基于GPU的上注接收处理机模拟器的零值监测模块的示意图。如图1所示，一种基于GPU的上注接收处理机模拟器的零值监测模块包括数字信号处理单元100以及模拟信号处理单元200。
所述数字信号处理单元100包括零值数字中频信号生成模块101及零值基带信号处理模块102，所述数字信号处理单元100采用GPU，通过流技术(stream)实现多个通道的并行捕获和跟踪，并根据零值信号和经处理的结果信号确定上注接收处理机的时延。
所述模拟信号处理单元200包括DA转换模块201、L调制器202以及耦合器203。
所述零值数字中频信号生成模块101用于生成数字中频信号的生成以作为零值信号。
如图2所示，所述零值基带信号处理模块102用于从上行注入接收通道接收结果信号并实现结果信号的基带信号的处理，包括对结果信号的基带信号进行下变频、干扰抑制、载波去除、伪码解扩、数据预处理以及信号环路跟踪。
所述DA转换模块201用于对零值信号进行数模转换，将L上注数字中频信号转换为模拟中频信号。在本发明的一个实施例中，所述DA转换模块201包括4路DA，其中每支路分辨率为16bit，DA速率为500MHz。
所述L调制器202用于完成零值信号的L频点的模拟正交调制。
所述耦合器203用于将零值信号耦合至上行注入接收通道。
下面结合图3具体描述一种基于GPU的上注接收处理机模拟器的零值监测方法。如图3所示，一种基于GPU的上注接收处理机模拟器的零值监测方法，包括：
首先，在步骤301，生成零值信号。所述零值数字中频信号生成模块生成一路数字中频信号，将其作为零值信号；
接下来，在步骤302，DA转换。通过所述DA转换模块，将所述零值信号转换为模拟中频信号；
接下来，在步骤303，信号调制。对所述模拟中频信号进行L频点的模拟正交调制，得到零值基带信号；
接下来，在步骤304，信号耦合。将所述零值基带信号耦合至上行注入接收通道；
接下来，在步骤305，基带信号处理。通过所述零值基带信号处理模块，对从所述上行注入接收通道接收到的结果信号进行处理，包括：
AD采样，将所述零值基带信号转换为数字信号；
将所述数字信号进行下变频、干扰抑制、载波去除、伪码解扩；
以及
实现信号的译码及伪距测量。
接下来，在步骤306，确定时延。根据经处理的信号和零值数字中频信号确定上注接收处理机的时延。
最后，在步骤307，模拟和校准。根据所确定的时延进行上注接收处理机的模拟，并可以根据所确定的时延校准上注接收处理机。
基于本发明提供的基于GPU的上注接收处理机模拟器的零值监测模块及方法，通过对本地零值信号经过上注接收处理机模拟器处理后得到的结果信号进行分析，最终实现上注接收处理机接收通道时延变化的监测，从而使用所述时延进行更准确的上注接收处理机模拟，并可以排查单机是否出现内部故障。同时，该模块采用了stream技术，可以对多路信号进行高速、并行处理，保证了信号处理的实时性。
尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (4)

1.一种基于GPU的上注接收处理机模拟器的零值监测模块，包括：
数字信号处理单元，包括：
零值数字中频信号生成模块，其被配置为生成数字中频信号以作为零值信号；
零值基带信号处理模块，其被配置为从上行注入接收通道接收结果信号并实现结果信号的基带信号处理；以及
根据零值信号和经处理的结果信号确定上注接收处理机的时延；以及
模拟信号处理单元，包括：
DA转换模块，其被配置为对零值信号进行数模转换；
调制模块，其被配置为完成零值信号的L频点的模拟正交调制；以及
耦合器，其被配置为将零值信号耦合至上行注入接收通道。
2.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述结果信号的基带信号处理包括下变频、干扰抑制、载波去除、伪码解扩、数据预处理以及信号环路跟踪。
3.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述数字信号处理单元采用流技术实现多个通道的并行捕获和跟踪。
4.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述DA转换模块包括4路DA，每支路分辨率为16bi t，速率为500MHz。
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