【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及行星探测，尤其涉及一种基于gpu加速的小行星重力场反演方法及装置。
技术介绍
1、行星重力场反演是一项重要的地球物理研究领域，是通过对行星表面和周围环境中的引力场进行测量和分析，以了解行星内部结构和地质特征的一种手段。通过对地面重力数据的收集和分析，科学家们可以推断出行星内部的密度分布、构造特征和地壳厚度等信息。
2、由于行星重力场反演过程中存在大量高阶矩阵，导致目前行星重力场反演的运算速度慢，反演效率低。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于gpu加速的小行星重力场反演方法及装置，用以解决现有技术中行星重力场反演效率低的缺陷，实现一种高效的小行星重力场反演方法。
2、本专利技术提供一种基于gpu加速的小行星重力场反演方法，包括：
3、根据探测器在惯性系中的位置、速度和加速度构建设计矩阵；
4、基于深空站对所述探测器的观测量在任一时刻的参考状态构建观测方程；
5、基于所述观测方程和所述设计矩阵解算得到重力场模型位系数，其中，所述设计矩阵和所述观测方程的构建和所述重力场模型位系数的解算过程在图形处理器中执行。
6、根据本专利技术提供的一种基于gpu加速的小行星重力场反演方法，所述根据探测器在惯性系中的位置、速度和加速度构建设计矩阵的步骤，具体包括：
7、根据探测器在惯性系中的位置、速度和加速度构建状态转移矩阵；
8、根据探测器在惯性系中的位置、速度、加速度和待估参数构建参
9、根据所述状态转移矩阵和所述参数敏感矩阵构建所述设计矩阵。
10、根据本专利技术提供的一种基于gpu加速的小行星重力场反演方法，所述基于深空站对所述探测器的观测量在任一时刻的参考状态构建观测方程的步骤包括：
11、对深空站对探测器的观测量在任意时刻的参考状态处展开，略去高阶并线性化后得到所述观测量在初始时刻的状态量的观测偏导数；
12、基于所述观测量在初始时刻的状态量的观测偏导数构建了时间序列上的观测量，并对其基于所述观测量的噪声水平进行加权后得到所述观测方程。
13、根据本专利技术提供的一种基于gpu加速的小行星重力场反演方法，在所述设计矩阵和所述观测方程的构建和所述重力场模型位系数的解算过程中需要运算矩阵乘法的情况下，基于循环平铺技术将一个循环替换为内部循环和外部循环；基于循环展开技术在图形处理器中使用单个直线代码块替换最内层的三个循环。
14、根据本专利技术提供的一种基于gpu加速的小行星重力场反演方法，在所述设计矩阵和所述观测方程的构建和所述重力场模型位系数的解算过程中需要运算矩阵求逆的情况下，基于cuda将矩阵求逆分解为lu分解任务和lu分解计算逆矩阵任务，并在cuda上为所述lu分解任务和所述lu分解计算逆矩阵任务分配用于存储运算结果的动态内存；cuda将矩阵求逆的计算分配至多个图形处理器中。
15、根据本专利技术提供的一种基于gpu加速的小行星重力场反演方法，在所述设计矩阵和所述观测方程的构建和所述重力场模型位系数的解算过程中需要运算矩阵分块的情况下，采用内存映射的方式读取待分块矩阵；
16、获取图形处理器的资源参数和待分块矩阵的规模参数，根据所述资源参数和所述规模参数确定所述待分块矩阵划分得到的子矩阵的数量；
17、基于并行算法对划分得到的所述子矩阵进行求逆运算，并合并全部所述子矩阵求逆运算的结果得到所述待分块矩阵的求逆运算结果。
18、本专利技术还提供一种基于gpu加速的小行星重力场反演装置，包括：
19、本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于gpu加速的小行星重力场反演方法。
20、本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于gpu加速的小行星重力场反演方法。
21、本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于gpu加速的小行星重力场反演方法。
22、本专利技术提供的基于gpu加速的小行星重力场反演方法及装置，通过大型矩阵gpu加速小行星运算，对小行星重力场反演中大型矩阵解算任务量大、解算时间长的问题进行了有效解决。实现了基于多片gpu并行的大型矩阵运算方法，将gpu和cuda相结合，能够实现密集运算的高度并行化，极大缩短了小行星行星重力场反演中大型矩阵解算所需要的时间。
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1.一种基于GPU加速的小行星重力场反演方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于GPU加速的小行星重力场反演方法，其特征在于，所述根据探测器在惯性系中的位置、速度和加速度构建设计矩阵的步骤，具体包括：
3.根据权利要求1所述的基于GPU加速的小行星重力场反演方法，其特征在于，所述基于深空站对所述探测器的观测量在任一时刻的参考状态构建观测方程的步骤包括：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于GPU加速的小行星重力场反演方法，其特征在于，在所述设计矩阵和所述观测方程的构建和所述重力场模型位系数的解算过程中需要运算矩阵乘法的情况下，基于循环平铺技术将一个循环替换为内部循环和外部循环；基于循环展开技术在图形处理器中使用单个直线代码块替换最内层的三个循环。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的基于GPU加速的小行星重力场反演方法，其特征在于，在所述设计矩阵和所述观测方程的构建和所述重力场模型位系数的解算过程中需要运算矩阵求逆的情况下，基于CUDA将矩阵求逆分解为LU分解任务和LU分解计算逆矩阵任务，并在CUDA上为所述LU分
6.根据权利要求1-3中任一项所述的基于GPU加速的小行星重力场反演方法，其特征在于，在所述设计矩阵和所述观测方程的构建和所述重力场模型位系数的解算过程中需要运算矩阵分块的情况下，采用内存映射的方式读取待分块矩阵；
7.一种基于GPU加速的小行星重力场反演装置，其特征在于，包括：
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于GPU加速的小行星重力场反演方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于GPU加速的小行星重力场反演方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于GPU加速的小行星重力场反演方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于gpu加速的小行星重力场反演方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于gpu加速的小行星重力场反演方法，其特征在于，所述根据探测器在惯性系中的位置、速度和加速度构建设计矩阵的步骤，具体包括：
3.根据权利要求1所述的基于gpu加速的小行星重力场反演方法，其特征在于，所述基于深空站对所述探测器的观测量在任一时刻的参考状态构建观测方程的步骤包括：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于gpu加速的小行星重力场反演方法，其特征在于，在所述设计矩阵和所述观测方程的构建和所述重力场模型位系数的解算过程中需要运算矩阵乘法的情况下，基于循环平铺技术将一个循环替换为内部循环和外部循环；基于循环展开技术在图形处理器中使用单个直线代码块替换最内层的三个循环。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的基于gpu加速的小行星重力场反演方法，其特征在于，在所述设计矩阵和所述观测方程的构建和所述重力场模型位系数的解算过程中需要运算矩阵求逆的情况下，基于cuda将矩阵求逆分解为lu分解任务和lu分解计算逆矩阵任务，并在cuda上为...
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