Optimierung einer Multi-GNSS-Signalverarbeitung auf Grundlage heterogener Programmierung
Ulrich Klaus Haak
Die Modernisierung der Signalstruktur bestehender und die Etablierung neuer Satellitennavigationssysteme verursacht einen deutlichen Anstieg der verfügbaren Ortungssignale in den kommenden Jahren. Für Empfänger resultiert daraus insbesondere im Vergleich zu konventionellen GPS-Empfängern ein enormer Mehrbedarf an Rechenleistung, der speziell für Software-Empfänger eine Herausforderung darstellt. Im Rahmen dieser Arbeit wird zunächst die Entwicklung der einzelnen Satellitennavigationssysteme und ihrer Signalstruktur beschrieben und der sich daraus ergebende Rechenaufwand hergeleitet. Im Anschluss wird auf Grundlage eines konventionellen Empfangsverfahrens ein Modul entwickelt, das den Empfang aller relevanten Signale ermöglicht. Die Softwareentwicklung basiert auf dem Konzept der heterogenen Programmierung, deren Zielarchitektur ein System mit x86-Mikroprozessor und Nvidia-Grafikprozessor darstellt. Ausgehend von simulierten Ortungssignalen in einer Multi-Frequenz-Konfiguration wird das Empfangsmodul innerhalb einer zu diesem Zweck entwickelten Umgebung hinsichtlich der erreichbaren Rechenleistung optimiert und eine signifikante Leistungssteigerung erzielt. Anhand der theoretischen Rechenleistung der eingesetzten Hardware und vergleichbaren Angaben aus der Literatur wird abschließend die erreichte Rechenleistung der Implementierung bewertet und eingeordnet.
