Parallel post-processing solution for GNSS-R instrument

Las señales de banda trasmitidas por los sistemas de navegación global por satélite (GNSS, Global Navigation Satellites Systems) permiten averiguar algunas de las propiedades geof'ısicas de la Tierra al reflejarse en su superficie. Este concepto se llama reflectometría GNSS (GNSS-R) o sistema d...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Guo, Yi
Tipo de recurso: tesis doctoral
Fecha de publicación:2012
País:España
Institución:Universitat Autònoma de Barcelona
Repositorio:Dipòsit Digital de Documents de la UAB
Idioma:inglés
OAI Identifier:oai:ddd.uab.cat:101065
Acceso en línea:https://ddd.uab.cat/record/101065
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Microelectrònica
Teledetecció
GNSS (Sistema de navegació)
Descripción
Sumario:Las señales de banda trasmitidas por los sistemas de navegación global por satélite (GNSS, Global Navigation Satellites Systems) permiten averiguar algunas de las propiedades geof'ısicas de la Tierra al reflejarse en su superficie. Este concepto se llama reflectometría GNSS (GNSS-R) o sistema de interferometría y reflectometría pasivo (PARIS, Passive Reflectometry and Interferometry System). Una serie de receptores GNSS-R especializados se encargan de procesar las señalesrecogidas. Esta tesis se centra en el diseño de dichos receptores, que permite principalmente procesar a posteriori los datos GNSS-R obtenidos, con el objetivo de reducir la tasa de transferencia de datos sostenida (sustained data throughput) del dispositivo, que es de alrededor de varios MB/s. Dicha cantidad de datos afecta enormemente al diseño de receptores GNSS-R. En nuestro trabajo, hemos tomado como ejemplo de diseñode receptores GNSSR el receptor GOLD-RTR (GPS Open-Loop Differential Real Time Receiver), diseñado, desarrollado y construido en el ICE (IEEC-CSIC). El problema al que nos enfrentamos es el siguiente: disponemos de un sistema que produce 12.8 Mb/s de forma sostenida y necesitamos reducir su magnitud tres veces mediante la aplicación de algoritmos de integración adecuados, que discutimos más adelante. Las investigaciones realizadas durante mi doctorado, centradas en un tema muy amplio, las he aplicado al estudio y tratamiento de la plataforma de diseño del hardware correspondiente. El tema desarrollado fue el uso del paralelismo para el sistema de post-procesamiento GNSS-R, con especial atención a los algoritmos de integración. El tema del paralelismo se considera un aspecto problemático de múltiples dimensiones, siendo las más tratadas la del diseño de tareas y de memoria. Se desarrolló una plataforma SMLOL (Symmetric Multi-Leon3 On Linux) para tratar los problemas de sincronización de la aplicación GNSS-R. Aquí se trató el uso del paralelismo para el sistema de tareas, con especial atención al esquema SMP (Symmetric MultiProcessing) convencional. Como problema multitarea, evaluamos la carga computacional y el rendimiento del sistema y comprobamos las congestiones del sistema. Sin embargo, el desequilibrio en la carga de trabajo del diseñodel hardware(en procesadores, memoria cach'e, memoria principal y buses) no se puede solucionar fundamentalmente mediante una metodolog'ıa aplicada al software. Posteriormente se desarrolló la plataforma HTPCP (Heterogeneous Transmission and Parallel Computing Platform) para equilibrar la carga de trabajo de transmisi'on y computacional. En este caso, se trató el uso del paralelismo con relación a la memoria del sistema. Según los resultados de simulación obtenidos con el emulador MPARM, construimos y optimizamos el sistema de jerarquía de memoria, para eliminar la tasa de ocupación del bus y el tiempo de acceso a la memoria entre la memoria caché y la memoria principal. Asimismo, en relación con el problema de congestión en el bus, implementamos dos tipos de elementos: elementos de transmisión (TEs) y elementos de procesamiento (PEs), as'ı como varios diseños de interfaces: interfaz MPI (Massage Passing Interface) e interfaz FSL (Fast Simplex Link) en HTPCP. La solución deseada era diseñar, construir y probar un sistema con capacidad para reducir tres veces la magnitud del flujo de información mediante algoritmos de post-procesamiento autónomos.

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