基于 GPGPU 的相位跟踪及其在行星无线电科学中的应用
天体物理仪器与方法
2019-07-23 v2 地球与行星天体物理
摘要
本文介绍了一种用于行星无线电科学研究的相位跟踪方法，其计算算法在 NVIDIA GPU 上实现。与传统多普勒数据处理中使用的锁相环（PPL）相位计数方法不同，该方法将跟踪数据信号拟合为以最优相位与幅度系数表示的泰勒多项式形状。采用差分进化（DE）算法进行多项式拟合。为应对所提相位跟踪方法的高计算强度，使用了图形处理单元（GPU）。该方法由此估计了不同积分尺度的瞬时相位、频率、频率导数（视线加速度）与总计数相位。这些数据可进一步用于行星无线电科学研究，以分析行星掩星与引力场。该方法已在 MEX（火星快车，ESA）与嫦娥四号中继星（中国）跟踪数据上测试。在一个具有 400K 数据块大小与约 80,000 次 DE 求解器目标函数评估的真实实验中，我们分别在 NVIDIA GTX580 与 2×NVIDIA K80 GPU 上于 6.5 秒内达到目标收敛阈值并实现实时处理。积分多普勒（60s）的精度对于 MEX（三向）与嫦娥四号中继星（三向）分别为 2 mrad/s 与 4 mrad/s。
引用
@article{arxiv.1906.10598,
title = {Phase tracking based on GPGPU and applications in Planetary radio Science},
author = {Nianchuan Jian and Dmitry Mikushin and Jianguo Yan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.10598},
year = {2019}
}
备注
15 pages, 5 figures