CN108874725A - 提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统及方法。本发明的系统包括主处理器、协处理器、第一存储模块及第二存储模块，主处理器用于实时从用户处获取用户的当前坐标及从基准站网获取基线解算结果，将获取的数据存储至第一存储模块，协处理器基于所述当前坐标及基线解算结果生成若干虚拟参考站及各虚拟参考站的观测数据，并将所述虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据存储至第二存储模块，主处理器读取与用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及观测数据并将所述观测数据发送给相应用户，通过协处理器与主处理器的配合形成异构计算平台，能够有效提升单节点的计算性能，从而减少集群节点，降低系统成本和功耗。

Description

提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统及方法

技术领域

本发明涉及计算领域，尤其涉及一种提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统及方法。

背景技术

目前利用载波相位差分技术(Real-time Kinematic，RTK)进行导航的用户越来越多，为应对日益增长的RTK用户，各高精度位置服务商主要采用负载均衡、分布式计算来解决海量用户的虚拟参考站(Virtual Reference Station，VRS)生成问题。在一定程度上满足海量数据处理的需求。但是，由于单节点处理能力有限，计算机集群大数据处理系统往往需要扩展集群节点规模来实现计算性能提升，这种集群扩展使得系统成本和能耗快速增加。此外，使得集群网络复杂度和节点间的数据传输开销，急剧上升，降低了集群扩展带来的计算性能增益。此外，随着集群节点规模增加，数据传输延时也相应增加，严重的还会导致差分数据延时无法满足指标要求。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统及方法，旨在解决现有技术中集群在进行海量用户的虚拟参考站生成时，单节点计算性能低，集群系统成本高、功耗大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统，所述系统包括主处理器、协处理器、第一存储模块及第二存储模块，其中，

所述主处理器，用于实时从用户处获取所述用户的当前坐标及从基准站网获取基线解算结果，并将所述当前坐标及基线解算结果存储至所述第一存储模块；

所述协处理器，用于从所述第一存储模块中提取所述当前坐标及基线解算结果并进行计算，生成若干与所述当前坐标对应的虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据，并将所述虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据存储至所述第二存储模块；

所述主处理器，还用于从所述第二存储模块中读取与所述用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及所述目标虚拟参考站的观测数据。。

优选地，所述协处理器包括调度模块、第三存储模块、第四存储模块及多个运算模块；

所述第三存储模块，用于从所述第一存储模块中获取并存储所述用户的当前坐标及基线解算结果；

所述调度模块，用于从所述第三存储模块中获取所述当前坐标及基线解算结果，并将所述当前坐标及基线解算结果发送至所述运算模块；

所述运算模块，用于对所述当前坐标及基线解算结果进行运算，并将运算结果存储至所述第四存储模块；

所述第四存储模块，用于将接收到的所述运算结果存储至所述第二存储模块。

优选地，所述调度模块，还用于检测所述运算模块的工作状态，并将所述当前坐标及基线解算结果分配至处于闲置工作状态的目标运算模块。

优选地，所述协处理器还包括检测模块，所述检测模块用于检测所述第三存储模块的存储状态，在所述第三存储模块处于未满状态时，从所述第一存储模块中提取所述用户的当前坐标，并将所述用户的当前坐标存储至所述第三存储模块中。

优选地，所述检测模块，还用于在所述第三存储模块处于非空状态时，从所述第三存储模块中提取所述用户的当前坐标，并将所述用户的当前坐标发送至所述调度模块。

优选地，所述运算模块，还用于基于所述基线解算结果建立各卫星的大气层误差模型，生成与所述用户的当前坐标对应的虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据。

优选地，所述主处理器，还用于获取若干用户的用户标识；

所述协处理器，还用于获取所述用户的用户标识，并将生成的若干虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据与相应用户的用户标识进行关联，并存储至所述第二存储模块。

优选地，所述主处理器，还用于将所述目标虚拟参考站的观测数据发送至所述用户。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种提高地基增强系统计算服务器计算效能的方法，所述方法包括以下步骤：

主处理器实时从用户处获取所述用户的当前坐标及从基准站网获取基线解算结果，并将所述当前坐标及基线解算结果存储至所述第一存储模块；

协处理器从所述第一存储模块中提取所述当前坐标及基线解算结果并进行计算，生成若干与所述当前坐标对应的虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据，并将所述虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据存储至所述第二存储模块；

主处理器从所述第二存储模块中读取与所述用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及所述目标虚拟参考站的观测数据。

优选地，所述主处理器从所述第二存储模块中读取与所述用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及所述目标虚拟参考站的观测数据之后，所述方法还包括：

将所述目标虚拟参考站的观测数据发送至所述用户。

本发明的系统包括主处理器、协处理器、第一存储模块及第二存储模块，主处理器用于实时从用户处获取用户的当前坐标及从基准站网获取基线解算结果，将获取的数据存储至第一存储模块，协处理器基于所述当前坐标及基线解算结果生成若干虚拟参考站及各虚拟参考站的观测数据，并将所述虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据存储至第二存储模块，主处理器读取与用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及观测数据并将所述观测数据发送给相应用户，通过协处理器与主处理器的配合形成异构计算平台，能够有效提升单节点的计算性能，从而减少集群节点，降低系统成本和功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一种提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统第一实施例的结构示意图；

图2为本发明一种提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统第二实施例的结构示意图；

图3为本发明一种提高地基增强系统计算服务器计算效能的方法第一实施例的流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	主处理器	202	第三存储模块
20	协处理器	203	第四存储模块
				30	第一存储模块	204	运算模块
40	第二存储模块	205	检测模块
				201	调度模块

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实施例的解决方案主要是：通过在提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统中设置主处理器、协处理器、第一存储模块及第二存储模块，主处理器用于从用户处获取用户的当前坐标及从基准站网获取基线解算结果，将获取的数据存储至第一存储模块，协处理器基于所述当前坐标及基线解算结果生成若干虚拟参考站及各虚拟参考站的观测数据，并将所述虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据存储至第二存储模块，主处理器读取与用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及观测数据并将所述观测数据发送给相应用户，通过协处理器与主处理器的配合形成异构计算平台，能够有效提升单节点的计算性能，从而减少集群节点，降低系统成本和功耗。

参照图1，图1为本发明一种提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统第一实施例的结构示意图。

如图1所示，所述系统包括主处理器10、协处理器20、第一存储模块30及第二存储模块40，其中，

所述主处理器10，用于实时从用户处获取所述用户的当前坐标及从基准站网获取基线解算结果，并将所述当前坐标及基线解算结果存储至所述第一存储模块；

所述协处理器20，用于从所述第一存储模块30中提取所述当前坐标及基线解算结果并进行计算，生成若干与所述当前坐标对应的虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据，并将所述虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测值存储至所述第二存储模块40；

所述主处理器10，还用于从所述第二存储模块30中读取与所述用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及所述目标虚拟参考站的观测数据。

需要说明的是，本实施例中的主处理器为中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)，所述协处理器可以是图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，也可以是现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)，本实施例中的协处理器优选为FPGA。

需要说明的是，在具体实现中，所述第一存储模块30和第二存储模块40可为两个不同的存储器，也可为同一存储器中的不同存储区域。所述第一存储模块30和第二存储模块40是用来存储不同的数据，比如，一个区域用于存储待处理数据，本实施例中具体为若干用户的当前坐标及基线解算结果，另一个区域用于存储处理结果，本实例中具体为若干与所述当前坐标对应的虚拟参考站，本实施例对于具体的实现方式不加以限制。

进一步地，所述主处理器10，还用于获取若干用户的用户标识；

所述协处理器20，还用于获取所述用户的用户标识，并将生成的若干虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据与相应用户的用户标识进行关联，并存储至所述第二存储模块40。

可以理解的是，为了主处理器方便获取与各用户的当前坐标对应的虚拟参考站，可以在获取用户的当前坐标时，同时获取用户的标识信息，以使所述协处理器在对各用户的当前坐标及基线解算结果进行计算，生成若干虚拟参考站之后，将生成的若干虚拟参考站与相应用户的用户标识进行关联存储，这样，主处理器通过用户的用户标识，就可以在所述第二存储模块40中快速查找到与用户的当前位置对应的虚拟参考站，提高了查找效率。

当然，在主处理器从所述第二存储模块中读取与所述用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及所述目标虚拟参考站的观测数据之后，将所述目标虚拟参考站的差分数据发送至用户，就可以为用户提供更加精准的位置信息，从而为准确的导航提供保障。

本实施例中，通过在所述提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统中设置主处理器、协处理器、第一存储模块及第二存储模块，主处理器用于从用户处获取用户的当前坐标及从基准站网获取基线解算结果，将获取的数据存储至第一存储模块，协处理器基于所述当前坐标及基线解算结果生成若干虚拟参考站及各虚拟参考站的观测数据，并将所述虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据存储至第二存储模块，主处理器读取与用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及观测数据并将所述观测数据发送给相应用户，通过协处理器与主处理器的配合形成异构计算平台，能够有效提升单节点的计算性能，从而减少集群节点，降低系统成本和功耗。

进一步地，如图2所示，图2为本发明一种提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统第二实施例的结构示意图，基于第一实施例提出本发明一种提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统第二实施例。

在本实施例中，所述协处理器20包括调度模块201、第三存储模块202、第四存储模块203及多个运算模块204；

所述第三存储模块202，用于从所述第一存储模块20中获取并存储所述用户的当前坐标及基线解算结果；

所述调度模块201，用于从所述第三存储模块202中获取所述当前坐标及基线解算结果，并将所述当前坐标及基线解算结果发送至所述运算模块204；

所述运算模块204，用于对所述当前坐标及基线解算结果进行运算，并将运算结果存储至所述第四存储模块203；

所述第四存储模块203，用于将接收到的所述运算结果存储至所述第二存储模块40。

需要说明的是，本发明的提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统中设置有多个运算模块204，基于这些运算模块可以采用并行计算的方式来解决海量用户的虚拟参考站生成问题，当然，考虑到各卫星系统处理方式比较一致，而且各系统可见星不同，处理时间不一致，所以在每个运算模块204内部，可以使用同一套参数配置的硬件，通过时分复用的方式来逐一为所有卫星系统进行用户虚拟参考站观测数据的生成计算。

所述调度模块201，用于检测各运算模块204的工作状态，将待计算的坐标信息及基线解算结果分配处于闲置工作状态的目标运算模块，根据各运算模块的工作状态进行工作分配，提高运算模块的工作效率，加快运算速度。

需要说明的是，在每个运算模块204内部，对于虚拟参考站生成算法，主要的计算都集中在大气层建模部分及虚拟参考站观测数据生成部分，由于要对每颗可用卫星逐一计算，卫星越多，则计算量越大，需要的处理时间就越多。在用户使用量大的情况下，对于每一个用户，都需要针对每一个卫星计算相应的大气层状况，计算量更大。在本实施例中，所述运算模块204，还用于提前建立各卫星的大气层模型，基于所述用户的当前坐标及大气层模型，获得用户所在位置的目标大气层状态，并根据所述目标大气层状态，对所述用户的当前坐标进行计算，生成与所述用户的当前坐标对应的虚拟站坐标，在具体实现中，每个运算模块204可以提供多个独立运行的大气层建模模块和虚拟参考站观测数据生成模块，可以同时进行多颗卫星的并行计算，很大程度地提高了单个用户多颗卫星情况下的计算速度。

可以理解的是，在具体的计算中，只需要获取用户的当前坐标，就可以结合所述大气层模型和用户所在位置，获得与所述用户的当前坐标对应的虚拟站坐标及观测数据。

进一步地，所述协处理器还包括检测模块205，所述检测模块205用于检测所述第三存储模块202的存储状态，在所述第三存储模块202处于未满状态时，从所述第一存储模块30中提取所述用户的当前坐标，并将所述用户的当前坐标存储至所述第三存储模块202中，在所述第三存储模202处于非空状态时，从所述第三存储模块202中提取所述用户的当前坐标，并将所述用户的当前坐标发送至所述调度模块201。

需要说明的是，本实施例中，第三存储模块202和第四存储模块203可以通过先进先出(First In First Out，FIFO)存储器实现，在具体实现中，所述检测模块205可以持续检测所述第三存储模块202的存储状态，也可以每隔预设时间间隔检测所述第三存储模块202的存储状态，在所述第三存储模块202处于未满状态时，即表示所述存储模块还有空间可以接收待处理数据，则从所述第一存储模块30中提取所述用户的当前坐标，并将所述用户的当前坐标存储至所述第三存储模块202中，在所述第三存储模块202处于非空状态时，即表示所述存储模块中还处理需要处理，将从所述第三存储模块202中提取所述用户的当前坐标，并将所述用户的当前坐标发送至所述调度模块201，以便所述调度模块201选择处于闲置状态的运算模块204进行数据计算。

本实施例中，通过在所述协处理器中设置调度模块、检测模块、第三存储模块、第四存储模块及多个运算模块，通过各模块的配合，在调度模块的协调下，通过多个运算模块实现多用户虚拟参考站的并行计算，提高多用户虚拟参考站计算速度，提高单个计算机的计算性能。

此外，本发明实施例还提出一种提高地基增强系统计算服务器计算效能的方法，参照图3，所述方法包括：

S10：主处理器实时从用户处获取所述用户的当前坐标及从基准站网获取基线解算结果，并将所述当前坐标及基线解算结果存储至所述第一存储模块。

S20：协处理器从所述第一存储模块中提取所述当前坐标及基线解算结果并进行计算，生成若干与所述当前坐标对应的虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据，并将所述虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测值存储至所述第二存储模块。

需要说明的是，本实施例中的主处理器为中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)，所述协处理器可以是图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，也可以是现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)，本实施例中的协处理优选为FPGA。

在具体实现中，所述第一存储模块30和第二存储模块40也可能通过同一个存储器来实现，即所述第一存储模块30和第二存储模块40可以为同一个存储器中的两个存储区域，只是用来存储不同的数据，比如，在本实施例中，所述第一存储模块30用于存储待处理数据，本实施例中具体为若干用户的当前坐标及基线解算结果，所述第二存储模块40用于存储处理结果，本实例中具体为若干与所述当前坐标对应的虚拟参考站。

S30：主处理器从所述第二存储模块中读取与所述用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及所述目标虚拟参考站的观测数据。

可以理解的是，在主处理器从所述第二存储模块中读取与所述用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及所述目标参考站的观测数据之后之后，就可以将所述目标虚拟参考站的观察数据发送至用户，为用户提供更加精准的位置信息，从而为准确的导航提供保障。

本实施例中，主处理器获取从用户处获取所述用户的当前坐标及从基准站网获取基线解算结果，并将所述当前坐标及基线解算结果存储至所述第一存储模块，协处理器从所述第一存储模块中提取所述当前坐标及基线解算结果并进行计算，生成若干与所述当前坐标对应的虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据，并将所述虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测值存储至所述第二存储模块，主处理器从所述第二存储模块中读取与所述用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及所述目标虚拟参考站的观测数据，通过协处理器与主处理器相配合形成异构计算平台，能够有效提升单节点的计算性能，从而减少集群节点，降低系统成本和功耗。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种提高地基增强系统计算服务器计算效能的系统，其特征在于，所述系统包括主处理器、协处理器、第一存储模块及第二存储模块，其中，

所述主处理器，用于实时从用户处获取所述用户的当前坐标及从基准站网获取基线解算结果，并将所述当前坐标及基线解算结果存储至所述第一存储模块；

所述协处理器，用于从所述第一存储模块中提取所述当前坐标及基线解算结果并进行计算，生成若干与所述当前坐标对应的虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据，并将所述虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据存储至所述第二存储模块；

所述主处理器，还用于从所述第二存储模块中读取与所述用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及所述目标虚拟参考站的观测数据。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述协处理器包括调度模块、第三存储模块、第四存储模块及多个运算模块；

所述第三存储模块，用于从所述第一存储模块中获取并存储所述用户的当前坐标及基线解算结果；

所述调度模块，用于从所述第三存储模块中获取所述当前坐标及基线解算结果，并将所述当前坐标及基线解算结果发送至所述运算模块；

所述运算模块，用于对所述当前坐标及基线解算结果进行运算，并将运算结果存储至所述第四存储模块；

所述第四存储模块，用于将接收到的所述运算结果存储至所述第二存储模块。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述调度模块，还用于检测所述运算模块的工作状态，并将所述当前坐标及基线解算结果分配至处于闲置工作状态的目标运算模块。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述协处理器还包括检测模块，所述检测模块用于检测所述第三存储模块的存储状态，在所述第三存储模块处于未满状态时，从所述第一存储模块中提取所述用户的当前坐标，并将所述用户的当前坐标存储至所述第三存储模块中。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述检测模块，还用于在所述第三存储模块处于非空状态时，从所述第三存储模块中提取所述用户的当前坐标，并将所述用户的当前坐标发送至所述调度模块。

6.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述运算模块，还用于基于所述基线解算结果建立各卫星的大气层误差模型，生成与所述用户的当前坐标对应的虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主处理器，还用于获取若干用户的用户标识；

所述协处理器，还用于获取所述用户的用户标识，并将生成的若干虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据与相应用户的用户标识进行关联，并存储至所述第二存储模块。

8.如权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，所述主处理器，还用于将所述目标虚拟参考站的观测数据发送至所述用户。

9.一种提高地基增强系统计算服务器计算效能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

主处理器实时从用户处获取所述用户的当前坐标及从基准站网获取基线解算结果，并将所述当前坐标及基线解算结果存储至所述第一存储模块；

协处理器从所述第一存储模块中提取所述当前坐标及基线解算结果并进行计算，生成若干与所述当前坐标对应的虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据，并将所述虚拟参考站及所述虚拟参考站的观测数据存储至所述第二存储模块；

主处理器从所述第二存储模块中读取与所述用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及所述目标虚拟参考站的观测数据。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述主处理器从所述第二存储模块中读取与所述用户的当前坐标对应的目标虚拟参考站及所述目标虚拟参考站的观测数据之后，所述方法还包括：

将所述目标虚拟参考站的观测数据发送至所述用户。