CN115586975A - 嵌入式端gnss内存动态管理方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及芯片存储技术领域，公开了一种嵌入式端GNSS内存动态管理方法，包括：获取跟踪通道的处理任务，所述处理任务包括比特同步、帧同步、电文解调或电文存储；根据所述处理任务，动态完成内存空间的分配；其中，在所述处理任务是比特同步或帧同步的情况下，根据第一管理方法动态完成内存空间的分配；在所述处理任务是电文解调或电文存储的情况下，根据第二管理方法动态完成内存空间的分配。本申请解决了现有GNSS内存管理方法由于内存消耗过大，因此需要大容量的GNSS芯片，导致GNSS芯片成本过高的问题。

Description

嵌入式端GNSS内存动态管理方法
技术领域
本申请涉及芯片存储技术领域，具体是指一种嵌入式端GNSS内存动态管理方法。
背景技术
GNSS指全球导航卫星系统，全球导航卫星系统是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。目前主要的全球导航卫星系统有GPS、GLONASS、GALILEO和我国的北斗卫星导航系统（BDS）。
地面接收机的可视卫星越来越多，加上高精度应用的兴起，同一卫星的多频点跟踪已是常态，故接收机的跟踪通道基本都在100个以上。接收机从捕获跟踪信号到解调电文至定位过程中需要消耗大量内存，跟踪通道越多，频点越多，消耗越多。而对于嵌入式硬件，尤其是芯片设计方面，内存的大小直接影响成本的高低，所以，内存的使用优化对于GNSS芯片设计至关重要。
发明内容
基于以上技术问题，本申请提供了一种嵌入式端GNSS内存动态管理方法，解决了现有GNSS内存管理方法由于内存消耗过大，因此需要大容量的GNSS芯片，导致GNSS芯片成本过高的问题。
为解决以上技术问题，本申请采用的技术方案如下：
一种嵌入式端GNSS内存动态管理方法，包括：
获取跟踪通道的处理任务，所述处理任务包括比特同步、帧同步、电文解调或电文存储；
根据所述处理任务，动态完成内存空间的分配；
其中，在所述处理任务是比特同步或帧同步的情况下，根据第一管理方法动态完成内存空间的分配；
其中，在所述处理任务是电文解调或电文存储的情况下，根据第二管理方法动态完成内存空间的分配。
进一步的，所述第一管理方法包括：
计算所述跟踪通道进行比特同步或帧同步的数据流缓存大小；
根据所述数据流缓存大小，为所述跟踪通道分配数据缓存空间。
进一步的，在比特同步或帧同步成功之后，释放所述数据缓存空间。
进一步的，所述第二管理方法包括：
在所述跟踪通道帧同步成功的情况下，判断所述跟踪通道是否需要进行电文解调；
若所述跟踪通道需要进行电文解调，则判断所述跟踪通道是否分配有电文缓存空间；
若所述跟踪通道分配有电文缓存空间，则判断电文解调是否完成；
若电文解调完成，则释放所述电文缓存空间，并判断电文对应的卫星是否分配有电文存储空间；
若电文对应的卫星未分配电文存储空间，则为所述卫星分配电文存储空间。
进一步的，若所述跟踪通道不需要进行电文解调，则释放所述跟踪通道已分配的电文缓存空间。
进一步的，若所述跟踪通道未分配有电文缓存空间，则计算所述跟踪通道的频点调制方式进行电文解析需要的帧数与一帧需要的缓存大小之间的乘积，获得电文缓存大小；
根据所述电文缓存大小，为所述跟踪通道分配电文缓存空间。
进一步的，若电文对应的卫星已分配电文存储空间，则将电文存储到所述电文存储空间之中。
进一步的，为所述卫星分配电文存储空间之后，还包括：
在电文对应的卫星不可见的情况下，判断所述卫星是否存在电文存储空间；
若所述卫星存在电文存储空间，则对所述电文存储空间进行释放。
进一步的，所述内存空间由循环链表构成。
进一步的，构建所述循环链表的方法包括：
根据所述内存的大小，确定若干空闲的内存区域；
基于所述内存区域，构建循环链表。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
本申请可以通过对内存空间的动态分配，在较小的内存空间下，实现接收机多系统多频点跟踪的功能实现，以避免不必要的内存空间浪费。以此可以在满足功能需求的前提的，选择内存更小的GNSS芯片，有效降低了GNSS芯片的成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：
图1为嵌入式端GNSS内存动态管理方法的流程示意图。
图2为第一管理方法的流程示意图。
图3为第二管理方法的流程示意图。
图4为循环链表的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
应当理解，本说明书中所使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
应当理解，如本说明书中除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
参阅图1，在一些实施例中，一种嵌入式端GNSS内存动态管理方法，包括：
S101，获取跟踪通道的处理任务，所述处理任务包括比特同步、帧同步、电文解调或电文存储；
S102，根据所述处理任务，动态完成内存空间的分配；
其中，在所述处理任务是比特同步或帧同步的情况下，根据第一管理方法动态完成内存空间的分配；
其中，在所述处理任务是电文解调或电文存储的情况下，根据第二管理方法动态完成内存空间的分配。
本实施例中，传统的内存管理方法支撑的系统、频点越多，消耗的内存空间越大。接收机跟踪通道多，但是实际跟上了信号的只是一部分通道，并且比特同步、子帧同步、解星历只在特定时段需要，大部分时间这些空间的内容并不会被使用；同时每个系统的卫星对于地面接收机来说，只有约25%～35%可见，为所有卫星开辟星历的存储空间也是极大的浪费。
本申请可以通过对内存空间的动态分配，在较小的内存空间下，实现接收机多系统多频点跟踪的功能实现，以避免不必要的内存空间浪费。以此可以在满足功能需求的前提的，选择内存更小的GNSS芯片，有效降低了GNSS芯片的成本。
参阅图2，在一些实施例中，所述第一管理方法包括：
S201，计算所述跟踪通道进行比特同步或帧同步的数据流缓存大小；
S202，根据所述数据流缓存大小，为所述跟踪通道分配数据缓存空间。
优选的，在比特同步或帧同步成功之后，释放所述数据缓存空间。
本实施例中，在现有GNSS内存管理方法中，对于比特同步任务，是按接收机的跟踪通道数量给每个跟踪通道分配固定长度的内存存储空间，用于存储1ms积分结果。且由于内存存储空间消耗等于积分个数、积分位宽（byte）与通道个数三者的乘积，其中，积分个数与积分位宽会因频点或调制方式不同而不同。假设积分个数为600个，积分位宽为1byte，通道数量为200。那么依据现有内存管理方法，比特同步任务中，所需要的内存存储空间就是117Kb。
而在本实施例中，会对跟踪通道的是否在进行比特同步任务进行判定，因为只有冷捕获并且刚进入跟踪的一小段时间需要比特同步，故可以当某一跟踪通道需要比特同步时才为其分配内存空间，比特同步成功后释放。一般因为捕获资源有限，同时需要比特同步的通道数量往往小于20个，在多数卫星都已补上的情况下，同时需要比特同步的通道会降低到一两个甚至零。具体的，假设积分个数为600个，积分位宽为1byte，通道数量为200。那么依据本实施例的GNSS内存动态管理方法，比特同步任务中，只短时需要比特同步的通道数量（约0～20）与积分位宽的乘积，约0～11Kb的空间，且在比特同步成功后会将内存空间释放，释放后不占空间。
其中，在现有GNSS内存管理方法中，对于帧同步任务，按接收机的跟踪通道数量给每个跟踪通道分配固定长度的存储空间，用于存储查找帧头的Bit流。且由于存储空间的消耗等于找头和子帧长的度与通道个数的乘积，其中，找头和子帧的长度因频点或调制方式的不同而不同。假设通道数量为200，按BD3 CNAV1找头与校验的最小长度为1800Bit。那么依据现有内存管理方法，帧同步任务中，所需要的内存存储空间为43Kb。
而在本实施例中，会对跟踪通道的是否在进行帧同步任务进行判定，首先只有没有完成帧同步的通道需要分配该内存空间，并且不同的调制类型需要的帧头与校验的长度不同。如GPS LNAV与BD CNAV的找头与校验长度为60Bit。与比特同步类似，只有在冷捕获或者没有辅助信息的情况下才需要帧同步，同步成功后不再需要，一般同时需要子帧同步的通道数小于20个。具体的，假设子帧同步1800Bit与60Bit的通道各占一半，那么依据本实施例的GNSS内存动态管理方法，帧同步任务中，只短时需要约2.2Kb的内存空间，且在帧同步完成后将其释放，释放后不占空间。
参阅图3，在一些实施例中，所述第二管理方法包括：
在所述跟踪通道帧同步成功的情况下，判断所述跟踪通道是否需要进行电文解调；
若所述跟踪通道需要进行电文解调，则判断所述跟踪通道是否分配有电文缓存空间；
若所述跟踪通道分配有电文缓存空间，则判断电文解调是否完成；
若电文解调完成，则释放所述电文缓存空间，并判断电文对应的卫星是否分配有电文存储空间；
若电文对应的卫星未分配电文存储空间，则为所述卫星分配电文存储空间。
优选的，若所述跟踪通道不需要进行电文解调，则释放所述跟踪通道已分配的电文缓存空间。
优选的，若所述跟踪通道未分配有电文缓存空间，则计算所述跟踪通道的频点调制方式进行电文解析需要的帧数与一帧需要的缓存大小之间的乘积，获得电文缓存大小；根据所述电文缓存大小，为所述跟踪通道分配电文缓存空间。
优选的，若电文对应的卫星已分配电文存储空间，则将电文存储到所述电文存储空间之中。
本实施例中，在现有GNSS内存管理方法中，对于电文解调，是按跟踪通道数量给每个通道分配固定长度的存储空间，用于解星历、历书、电离层参数、UTC参数等。存储空间消耗等于解电文最大长度与通道个数的乘积。其中，解电文最大长度因频点与调制方式的不同而不同。假设通道数为200，按BD3 CNAV1最小长度1800byte（考虑译码等消耗假设Bit位宽为1byte），BD2与GPS最小长度160byte计算。那么依据现有内存管理方法，导航电文解调中，所需要的内层储存空间为351.5Kb，假设BD2与BD3类似频点各占一半，也需要191.4Kb。
而在本实施例中，会对跟踪通道的是否在进行电文解调任务进行判定，首先只有星历过期或者无效或者电离层对流层等参数无效时才需要解电文，解电文也仅仅需要30s左右的时间，同一卫星多频点跟踪时最小可以一个频点解调，并且并非每个通道都处于跟踪状态，所以传统方法存在极大浪费。
具体的，电文解调需要的电文缓存空间大小等于该频点调制方式一帧bit缓存大小与该频点调制方式的电文解析需要的帧数之积。假设同时需要解调星历的卫星个数为60颗，假设BD2与BD3类似频点各占一半。那么依据本实施例的GNSS内存动态管理方法，导航电文解调则需要57.4Kb。约30s后解调完成后释放，释放后不占空间。
其中，在现有GNSS内存管理方法中，对于电文存储，电文存储会按导航系统、卫星、调制方式分类存储星历与历书，按导航系统分类存储电离层、UTC参数等。电文存储空间消耗等于导航系统个数与某一种导航系统下电文种类的乘积，依次类推电文的存储空间消耗。具体的，4大主流卫星系统（GPS，BDS，GLONASS，GAlileo）总共的卫星编号数等于160（32+64+32+32）个，但是对于地面上的接收机，同时可见的卫星数约60（12+24+12+12）个。那么依据现有内存管理方法，在电文存储中，所需要的内存存储空间为27Kb。
而在本实施例中，仅存储解调后有效的电文，那么依据本实施例的GNSS内存动态管理方法，星历历书存储则需要10Kb。
优选的，为所述卫星分配电文存储空间之后，还包括：
在电文对应的卫星不可见的情况下，判断所述卫星是否存在电文存储空间；
若所述卫星存在电文存储空间，则对所述电文存储空间进行释放。
其中，在电文对应的卫星不可见的情况，可以对其电文存储空间进行释放，释放后不占用内存空间。
在一些实施例中，所述内存空间由循环链表构成。
优选的，构建所述循环链表的方法包括：
根据所述内存的大小，确定若干空闲的内存区域；
基于所述内存区域，构建循环链表。
本实施例中，利用循环链表将内存区域连接起来，用于完成内存空间的分配与释放。
其中，对于循环链表，首先将单个内存区域定义为链表中的一个节点Node，节点包含以下元素：一个指向节点首地址的指针Head，本节点存储空间大小M，本节点存储空间分配状态（已分配或空闲），一个指向下一节点的指针next。
具体的，循环链表的结构参阅图4。可以看出，循环链表内存分配的过程为从节点Node1的存储空间的首地址开始分配给节点Node2，节点Node1的存储空间指向节点Node2空间占用的结尾处，同时节点Node1的Next指针指向节点Node2，以此类推便可分配多个存储区域，直到末尾的节点Nodei的Next指针指向Node1的Head指针，便可以循环链表的形式将多个内存区域联系起来。当需要释放某一块区域（Nodei）时，置Nodei的状态为空闲，同时合并前后连续空间中都为空闲的节点并删除，再将剩余节点连接构成新的循环链表结构。
综合上述实施例，已知比特同步、帧同步与电文解调的内存空间消耗不会同时出现，所以本发明仅需要分配三个模块中的峰值内存消耗即可实现这三块功能，即约58Kb。加上星历历书存储的消耗，一共需要约68Kb。而现有的内存管理方法实现上述功能则需要379Kb。采用本实施例中的GNSS内存动态管理方法，本申请可节省约320Kb的内存空间。同时本申请使软件架构更灵活，可灵活支持多导航星系多频点的应用。
本申请的缺点是上述算法相比现有方法，增加了动态空间管理的CPU消耗。由于GNSS应用的碎片并不太多，并且动态分配的空间大小相对固定，所以额外的CPU消耗在可接受范围内。
如上即为本申请的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述申请的验证过程，并非用以限制本申请的专利保护范围，本申请的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本申请的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.嵌入式端GNSS内存动态管理方法，其特征在于，包括：
获取跟踪通道的处理任务，所述处理任务包括比特同步、帧同步、电文解调或电文存储；
根据所述处理任务，动态完成内存空间的分配；
其中，在所述处理任务是比特同步或帧同步的情况下，根据第一管理方法动态完成内存空间的分配；
其中，在所述处理任务是电文解调或电文存储的情况下，根据第二管理方法动态完成内存空间的分配。
2.根据权利要求1所述的嵌入式端GNSS内存动态管理方法，其特征在于，所述第一管理方法包括：
计算所述跟踪通道进行比特同步或帧同步的数据流缓存大小；
根据所述数据流缓存大小，为所述跟踪通道分配数据缓存空间。
3.根据权利要求2所述的嵌入式端GNSS内存动态管理方法，其特征在于：
在比特同步或帧同步成功之后，释放所述数据缓存空间。
4.根据权利要求1所述的嵌入式端GNSS内存动态管理方法，其特征在于，所述第二管理方法包括：
在所述跟踪通道帧同步成功的情况下，判断所述跟踪通道是否需要进行电文解调；
若所述跟踪通道需要进行电文解调，则判断所述跟踪通道是否分配有电文缓存空间；
若所述跟踪通道分配有电文缓存空间，则判断电文解调是否完成；
若电文解调完成，则释放所述电文缓存空间，并判断电文对应的卫星是否分配有电文存储空间；
若电文对应的卫星未分配电文存储空间，则为所述卫星分配电文存储空间。
5.根据权利要求4所述的嵌入式端GNSS内存动态管理方法，其特征在于：
若所述跟踪通道不需要进行电文解调，则释放所述跟踪通道已分配的电文缓存空间。
6.根据权利要求4所述的嵌入式端GNSS内存动态管理方法，其特征在于：
若所述跟踪通道未分配有电文缓存空间，则计算所述跟踪通道的频点调制方式进行电文解析需要的帧数与一帧需要的缓存大小之间的乘积，获得电文缓存大小；
根据所述电文缓存大小，为所述跟踪通道分配电文缓存空间。
7.根据权利要求4所述的嵌入式端GNSS内存动态管理方法，其特征在于：
若电文对应的卫星已分配电文存储空间，则将电文存储到所述电文存储空间之中。
8.根据权利要求4所述的嵌入式端GNSS内存动态管理方法，其特征在于，为所述卫星分配电文存储空间之后，还包括：
在电文对应的卫星不可见的情况下，判断所述卫星是否存在电文存储空间；
若所述卫星存在电文存储空间，则对所述电文存储空间进行释放。
9.根据权利要求1所述的嵌入式端GNSS内存动态管理方法，其特征在于：
所述内存空间由循环链表构成。
10.根据权利要求9所述的嵌入式端GNSS内存动态管理方法，其特征在于，构建所述循环链表的方法包括：
根据所述内存的大小，确定若干空闲的内存区域；
基于所述内存区域，构建循环链表。
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