CN104597458A - 一种接收机板卡和导航接收机 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及卫星导航定位领域，尤其涉及一种接收机板卡和导航接收机，用以通过多个卫星频点的信息确定导航定位信息，从而提高确定导航定位信息的精度。本发明实施例中射频模块对接收到的天线传输来的卫星导航信号处理可得到M个数字中频信号，且每个数字中频信号对应包括一个频点上的数据，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点，可见，射频模块可获取到M个频点上的数据，进一步由于基带信号处理模块和导航解算模块根据M个数字中频信号解算出导航定位信息，从而实现了通过M个频点的信息确定导航定位信息的目的，从而提高了确定出的导航定位信息的精度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及卫星导航定位领域，尤其涉及一种接收机板卡和导航接收机。
背景技术
卫星定位系统包括多个，如全球定位系统(Global Positioning System，GPS系统)、北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS)等，可用于向导航接收机提供位置信息的卫星系统。GPS系统包括至少24颗绕地周期大约为12个小时的地球卫星和若干地面控制站。
导航接收机的主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当导航接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据，得到卫星导航电文，卫星导航电文由一系列的导航比特构成，包含有卫星时间、时钟改正参数、电离层延迟模型参数、卫星星历及卫星健康状况等信息数据。根据这些数据，导航接收机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、及用户的位置、速度和时间等导航定位信息。导航接收机上的主要部件为接收机板卡。目前，常见的接收机板卡的工作流程如下：射频模块对接收到的基带信号进行转换得到数字中频信号，基带处理单元在控制单元的控制下，对数字中频信号进行处理，得到卫星的导航电文，并对导航电文进行解算，得到导航定位信息。
由于不同的卫星信号具有不同的工作频点，如GPS L2信号频率为1227.6MHz，则GPS L2均在1227.6MHz的频点上传输信号，BDS B2信号频率为1207.14MHz，则BDS B2均在1207.14MHz的频点上传输信号。现有技术中的射频模块使用单频点射频芯片，通过一片单频点射频芯片向基带处理单元输出的信号仅为一个频点对应的信号，从而接收机板卡根据该一个频点上的信号确定导航定位信息，可见现有技术中根据一个频点的信息确定导航定位信息的方式误差较大。
综上所述，亟需一种接收机板卡和导航接收机，用以通过多个频点的信息确定导航定位信息，从而提高确定导航定位信息的精度。
发明内容
本发明实施例提供一种接收机板卡和导航接收机，用以通过多个频点的卫星信息确定导航定位信息，从而提高确定导航定位信息的精度。
本发明实施例提供一种接收机板卡，适用于导航接收机，包括：
与天线连接的射频模块、与射频模块连接的基带信号处理模块，以及与基带信号处理模块连接的导航解算模块；
射频模块接收天线传输来的卫星导航信号并进行处理，得到M个数字中频信号，将M个数字中频信号发送给基带信号处理模块；其中，每个数字中频信号对应包括一个频点上的数据，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点；M为大于等于1的整数；
基带信号处理模块接收射频模块传输来的M个数字中频信号，根据M个数字中频信号分别获取每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，并向导航解算模块发送；
导航解算模块接收基带信号处理模块传输来的M个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，根据M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，解算出导航定位信息。
较佳的，射频模块包括一个射频芯片。
较佳的，射频模块，还包括：与射频芯片连接的滤波器模块，以及与滤波器模块连接的功分器模块；N个滤波器模块中的每个滤波器模块的滤波器参数与其它滤波器模块的滤波器参数均不同，滤波器参数包括滤波器的中心频率和通带带宽；每个滤波器模块所能通过的信号对应的频点为M个频点中的部分频点，N为大于等于1，且小于等于M的正整数；
功分器模块的输入端接收天线传输来的卫星导航信号，将接收到的卫星导航信号进行复制，得到N路卫星导航信号，并通过功分器模块的N个输出端将N路卫星导航信号分别发送给N个滤波器模块；
滤波器模块的输入端接收功分器模块输出的一路卫星导航信号，对接收到的卫星导航信号进行滤波，得到信号，并通过滤波器的输出端将滤波后的信号发送给射频芯片；
射频芯片根据接收到的N个滤波器模块分别发送的滤波后的信号，得到M个数字中频信号，并将M个数字中频信号发送给基带信号处理模块。
较佳的，射频芯片通过N个射频通道分别与N个滤波器模块连接；
射频芯片，具体用于：
通过N个射频通道分别接收N个滤波器模块发送的滤波后的信号，分别对每个射频通道中的接收到的滤波后的信号进行处理，共得到M个数字中频信号，并将M个数字中频信号发送给基带信号处理模块；
对每个射频通道中的接收到的滤波后的信号进行处理，具体为以下步骤：
对该射频通道接收到的滤波后的信号依次通过集成混频器进行一级下变频和正交下变频，之后通过中频低通滤波器进行中频滤波、通过可变增益放大器进行放大、通过模数转换器进行模数转换处理。
较佳的，射频模块，还包括低噪声放大器；
低噪声放大器的输入端连接天线，输出端连接功分器模块；低噪声放大器用于对接收到的卫星导航信号进行放大，并将放大后的卫星导航信号发送给功分器模块。
较佳的，基带信号处理模块，具体包括：与射频模块连接的捕获模块，与捕获模块连接的跟踪模块，与跟踪模块连接的处理模块，以及与处理模块连接的传输模块；
捕获模块用于分别对M个数字中频信号中每个数字中频信号的载波频率和伪码相位进行正确的估计；
跟踪模块用于分别对捕获后的M个数字中频信号中每个数字中频信号分别跟踪；
处理模块用于根据完成跟踪的M个数字中频信号中每个数字中频信号，获取每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量；
传输模块用于向导航解算模块发送M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量。
较佳的，导航解算模块，具体用于：
根据M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航电文获取导航卫星位置信息；
根据M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航观测量，解算出P个伪距测量信息；其中，P为接收机板卡在当前位置所能接收到的所有卫星信号对应的卫星个数；
根据导航卫星信息和P个伪距测量信息，确定出导航定位信息。
较佳的，基带信号处理模块为现场可编程门阵列模块FPGA；导航解算模块为数字信号处理器DSP。
较佳的，卫星导航信号为以下内容中的一项或几项：全球定位系统GPS、北斗卫星导航系统BDS、全球卫星导航系统GLONASS、伽利略卫星导航GALILEO；M等于四，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点分别为GPS L1的频点、GPS L2的频点、BDS B1的频点、BDS B2的频点；
射频芯片输出通道采用双频点复用模式时，M为N的两倍。
由于射频模块对接收到的天线传输来的卫星导航信号处理可得到M个数字中频信号，且每个数字中频信号对应包括一个频点上的数据，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点，可见，射频模块可获取到M个频点上的数据，进一步由于基带信号处理模块和导航解算模块根据M个数字中频信号解算出导航定位信息，从而实现了通过M个频点的信息确定导航定位信息的目的，从而提高了确定出的导航定位信息的速度和精度。
本发明实施例提供一种导航接收机，包括天线以及前述的任一种接收机板卡；
天线，用于接收卫星导航信号，并将卫星导航信号发送给接收机板卡。
本发明实施例中包括与天线连接的射频模块、与射频模块连接的基带信号处理模块，以及与基带信号处理模块连接的导航解算模块；射频模块接收天线传输来的卫星导航信号并进行处理，得到M个数字中频信号，将M个数字中频信号发送给基带信号处理模块；其中，每个数字中频信号对应包括一个频点上的数据，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点，且每个数字中频信号对应的频点与其它数字中频信号对应的频点均不相同；基带信号处理模块接收射频模块传输来的M个数字中频信号，根据M个数字中频信号分别获取每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，并向导航解算模块发送；导航解算模块接收基带信号处理模块传输来的M个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，根据M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，解算出导航定位信息。
由于射频模块对接收到的天线传输来的卫星导航信号处理可得到M个数字中频信号，且每个数字中频信号对应包括一个频点上的数据，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点，可见，射频模块可获取到M个频点上的数据，进一步由于基带信号处理模块和导航解算模块根据M个数字中频信号解算出导航定位信息，从而实现了通过M个频点的信息确定导航定位信息的目的，从而提高了确定出的导航定位信息的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种接收机板卡的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种接收机板卡中射频模块的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种接收机板卡的基带信号处理模块的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种接收机板卡的导航解算模块的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种导航接收机的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明实施例提供的一种接收机板卡，适用于导航接收机，接收机板卡100包括与天线101连接的射频模块102、与射频模块102连接的基带信号处理模块103，以及与基带信号处理模块103连接的导航解算模块104；
射频模块接收天线传输来的卫星导航信号并进行处理，得到M个数字中频信号，将M个数字中频信号发送给基带信号处理模块；其中，每个数字中频信号对应包括一个频点上的数据，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点；M为大于等于1的整数；
基带信号处理模块接收射频模块传输来的M个数字中频信号，根据M个数字中频信号分别获取每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，并向导航解算模块发送；
导航解算模块接收基带信号处理模块传输来的M个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，根据M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，解算出导航定位信息。
由于射频模块对接收到的天线传输来的卫星导航信号处理可得到M个数字中频信号，且每个数字中频信号对应包括一个频点上的数据，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点，可见，射频模块可获取到M个频点上的数据，进一步由于基带信号处理模块和导航解算模块根据M个数字中频信号解算出导航定位信息，从而实现了通过M个频点的信息确定导航定位信息的目的，从而提高了确定出的导航定位信息的精度。
本发明实施例中，较佳的，基带信号处理模块为现场可编程门阵列模块(Field－Programmable Gate Array，简称：FPGA)；导航解算模块为数字信号处理器(Digital Signal Processors，简称：DSP)。基于DSP和FPGA的接收机板卡充分发挥了FPGA中基带处理过程可编程和DSP强大的数据处理能力。
本发明实施例中，较佳的，通过DSP引导加载的FPGA配置信息的方式，采用从并(Slave SlectMAP)的加载模式，使用16位的配置总线位宽，加快了接收机板卡上电后FPGA的加载速度，也提高了更新FPGA程序的灵活性。
本发明实施例中天线接收到的卫星导航信号可为多种卫星导航系统的信号，较佳的，卫星导航信号为以下内容中的一项或几项：全球定位系统(GlobalPositioning System，简称：GPS)、全球卫星导航系统(Global Navigation SatelliteSystem，简称：GNSS)、北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，简称：BDS)、全球卫星导航系统(GLONASS)、伽利略卫星导航(GALILEO)。不同的卫星导航系统所传输的信号的工作频点不同，即该卫星导航系统在不同的频点上传输信号。如GPS L1的频点为1561.098MHz，GPS L2的频点为1227.6MHz，BDS B1的频点为1575.42MHz，BDS B2的频点为1207.14MHz。
本发明实施例中，较佳的，M等于四，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点分别为GPS L1的频点、GPS L2的频点、BDS B1的频点、BDSB2的频点。本发明实施例中以该四个频点为例进行介绍，本领域技术人员可知，本发明实施例可适用于其它卫星导航系统的其它频点。
图2示例性示出了一种接收机板卡中射频模块的结构示意图，如图2所示，较佳的，射频模块102包括与天线101连接的MCX接头201，与MCX接头连接的低噪声放大器202，与低噪声放大器连接的功分器模块203，与功分器模块203连接的滤波器模块，与滤波器模块连接的射频芯片205，射频芯片205连接基带信号处理模块，还包括与射频芯片205连接的本地晶振206，以及与天线101连接的第三滤波器模块211，与第三滤波器模块211连接的第一电源模块207，与低噪声放大器202连接的第二电源模块208，与射频芯片205连接的第三电源模块209，与本地晶振206连接的第四电源模块210；其中，滤波器模块可为多个，本发明实施例中假设有两个滤波器模块，分别用第一滤波器模块301和第二滤波器模块302命名。
较佳的，第一电源模块通过第三滤波器模块给天线馈电，第二电源模块为低噪声放大器供电，第三电源模块向射频芯片供电，第四电源模块向本地晶振供电。
较佳的，卫星导航信号经过天线进入到MCX接头，从MCX接头出来后进入低噪声放大器中。较佳的，低噪声放大器的输入端连接天线，输出端连接功分器模块；低噪声放大器用于对接收到的卫星导航信号进行放大，并将放大后的卫星导航信号发送给功分器模块。
较佳的，射频模块还包括与低噪声放大器连接的功分器模块，较佳的，还包括与射频芯片连接的滤波器模块，以及与滤波器模块连接的功分器模块。较佳的，功分器模块的输入端接收天线传输来的卫星导航信号，将接收到的卫星导航信号进行复制，得到N路卫星导航信号，并通过功分器模块的N个输出端将N路卫星导航信号分别发送给N个滤波器模块。具体来说，经低噪声放大器放大的信号进入功分器模块，功分器模块相应的将接收到的卫星导航信号复制为N个相同的信号。N为滤波器模块的数量，具体滤波器模块数量可根据具体情况分别进行配置，本发明实施例中假设N为2。
较佳的，本发明实施例中的滤波器模块为N个，N个滤波器模块中的每个滤波器模块的滤波器参数与其它滤波器模块的滤波器参数均不同，滤波器参数包括滤波器的中心频率和通带带宽；每个滤波器模块所能通过的信号对应的频点为M个频点中的部分频点，N为大于等于1，且小于等于M的正整数。具体来说，滤波器模块中的中心频率和通带带宽两个滤波器参数不同，则该滤波器模块所能通过的信号的频点则不同，具体实施中，可根据需要通过的信号对应的频点选用不同滤波器参数的滤波器模块。进一步，本发明实施例中需要根据M个频点所对应的信号确定导航定位信息，因此，可选用N个滤波器，该N个滤波器中每个滤波器可通过一部分频点相近的频点的信号，N个滤波器共同作用，可通过所需要的M个频点的信号。
较佳的，滤波器模块的输入端接收功分器模块输出的一路卫星导航信号，对接收到的卫星导航信号进行滤波，得到信号，并通过滤波器的输出端将滤波后的信号发送给射频芯片。
举一例子，本发明实施例中需要的M个信号对应的频点分别为GPS L1的频点为1561.098MHz，GPS L2的频点为1227.6MHz，BDS B1的频点为1575.42MHz，BDS B2的频点为1207.14MHz，可选用两个滤波器模块，由于GPS L1和BDS B1的频点相近，因此可对滤波器模块的参数进行选取，例如可选取中心频率为1570MHz，通带带宽为40MHz的第一滤波器模块，此时第一滤波器模块能通过的信号的频点范围为1550MHz至1590MHz，可见此时第一滤波器模块在该四个频点中仅能通过GPS L1和BDS B1的频点对应的信号。同样的道理，由于GPS L2和BDS B2的频点相近，因此可对滤波器模块的参数进行选取，例如可选取中心频率为1217MHz，通带带宽为40MHz的第二滤波器模块，此时第二滤波器模块能通过的信号的频点范围为1197MHz至1237MHz，可见此时第二滤波器模块在该四个频点中仅能通过GPS L2和BDSB2的频点对应的信号。
可见，通过滤波器模块对卫星导航信号的处理，实现了对包括多个频点的卫星导航信号的第一次分离，通过一个滤波器模块可将频点接近的信号分为一组。
较佳的，本发明实施例中的射频模块还包括射频芯片。射频芯片根据接收到的N个滤波器模块分别发送的滤波后的信号，得到M个数字中频信号，并将M个数字中频信号发送给基带信号处理模块。本发明实施中，较佳的，射频模块包括一个射频芯片。具体来说，本发明实施例中的射频模块仅需一个射频芯片即可输出M个数字中频信号。现有技术中的一个单频点射频芯片仅能输出一个数字中频信号。
较佳的，射频芯片通过N个射频通道分别与N个滤波器模块连接；射频芯片，通过N个射频通道分别接收N个滤波器模块发送的滤波后的信号，分别对每个射频通道中的接收到的滤波后的信号进行处理，共得到M个数字中频信号，并将M个数字中频信号发送给基带信号处理模块。
较佳的，所述射频芯片通道采用双频点复用模式，M为N的两倍。
较佳的，所述对每个射频通道中的接收到的滤波后的信号进行处理，具体为以下步骤：对该射频通道接收到的滤波后的信号依次通过集成混频器进行一级下变频和正交下变频，之后通过中频低通滤波器进行中频滤波、通过可变增益放大器进行放大、通过模数转换器进行模数转换处理。
具体来说，本发明实施例中的射频芯片有多个射频通道，射频通道个数与滤波器模块数量相同，本发明实施例中较佳的，射频通道采用双频点复用模式，假设为两个射频通道，每个射频通道分别接收一个滤波器发送的信号，且每个射频通道分别对接收到的滤波后的信号依次通过集成混频器进行一级下变频和正交下变频，之后通过中频低通滤波器进行中频滤波、通过可变增益放大器进行放大、通过模数转换器进行模数转换处理，每个射频通道对应接收一个滤波器模块输出的包括两个频点的信号。射频芯片在每个射频通道中将从滤波器模块接收到的包括两个频点的信号再次进行处理，分别得到每个频点的中频信号。两个射频通道共得到四个频点对应的中频信号。
基于前述例子进行介绍，第一滤波器模块输出的信号中包括GPS L1和BDS B1的频点所对应的第一信号，第一滤波器模块将信号对应输入至射频芯片的第一射频通道中进行处理，射频芯片采用双通道复用的正交输出模式，分别得到GPS L1频点上的数字中频信号和BDS B1频点上的数字中频信号。第二滤波器模块输出的信号中包括GPS L2和BDS B2的频点所对应的第二信号，第二滤波器模块将信号对应输入至射频芯片的第二射频通道中进行处理，射频芯片采用双通道复用的正交输出模式，分别得到GPS L2频点上的数字中频信号和BDS B2频点上的数字中频信号。射频芯片将分离出的四个频点的信号分别输入给基带信号处理模块。
具体实施中，射频芯片可通过基带信号处理模块进行配置，可以配置射频芯片的通道工作模式、通道带宽、时钟锁相环等。射频芯片也为基带信号处理模块提供采样输出时钟信号。本地晶振为该射频芯片提供基准时钟信号，基准时钟信号进入射频芯片后，通过整形、频率综合器后分别为射频芯片中的一级下变频和正交下变频提供混频时钟信号。
上述内容为介绍本发明实施例中的射频模块，当卫星导航信号经过射频模块的处理之后，成为数字中频信号，输入至基带信号处理模块。
图3示例性示出了本发明实施例提供的一种接收机板卡的基带信号处理模块的结构示意图。较佳的，基带信号处理模块103具体包括与射频模块102连接的捕获模块401，与捕获模块401连接的跟踪模块402，与跟踪模块402连接的处理模块403，以及与处理模块403连接的传输模块404。还包括初始化模块405，以及码产生模块406、射频配置单元407。
基带信号处理模块上的初始化模块与导航解算模块连接，初始化模块接收导航解算模块的控制指令，根据卫星导航系统中卫星的情况对射频芯片中的射频通道进行初始化，并对射频通道的内部变量进行设置，包括射频通道跟踪的星号、多普勒、载波频率控制字等参数，以保证射频通道对卫星导航系统中的可视卫星的及时跟踪。
基带信号处理模块上的射频配置单元具体用于通过总线与射频芯片连接，完成对射频芯片各个功能的配置，如通道工作模式、通道带宽、时钟锁相环、可变增益放大器等。
较佳的，射频模块上的射频芯片向基带信号处理模块的捕获输入M个数字中频信号，捕获模块用于分别对M个数字中频信号中每个数字中频信号的载波频率和伪码相位进行正确的估计。
具体来说，基带信号处理模块根据M个数字中频信号中的每个数字中频信号分别产生本地C/A码和本地载波，将每个数字中频信号与本地C/A码和本地载波相关，从而实现对M个数字中频信号中每个数字中频信号的载波频率和伪码相位进行正确的估计，进一步实现GPS L1、BDS B1、GPS L2和BDSB2的载波剥离，然后进行捕获控制与捕获判决，实现M个频点对应的信号的直接捕获与引导捕获。
码产生模块需要对M个数字中频信号中每个数字中频信号的伪码进行跟踪，并在本地产生伪码的复制码，即本地伪码，并且可以对本地伪码的频率和相位进行控制。
与捕获模块连接的跟踪模块用于分别对捕获后的M个数字中频信号中每个数字中频信号分别跟踪。具体来说，捕获模块完成伪码初同步以后，本地伪码和数字中频信号的伪码并没有完全对齐，而且由于多普勒频移的存在，本地伪码和数字中频信号的伪码很快就会不同步，为了使本地伪码和数字中频信号的伪码保持同步，且使二者完全对齐，则需要跟踪模块进行跟踪。
处理模块用于根据完成跟踪的M个数字中频信号中每个数字中频信号，获取每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量；传输模块用于向导航解算模块发送M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量。
具体来说，对于完成跟踪的M个数字中频信号，处理模块分别对其进行处理，以找到每个数字中频信号的导航电文的头的位置，从而提取每个数字中频信号中的导航电文。进一步，基带信号处理单元还需将每个数字中频信号中的导航观测量传输给导航解算模块，使其进行处理。
具体来说，处理模块包括比特同步单元4031、帧同步单元4032、测量单元4033、以及采样控制单元4034。
比特同步单元用于确定完成跟踪的M个数字中频信号的比特的起始位置，并获得数据比特的值。比特同步单元进行处理的前提为载波和码处于锁定状态。
帧同步单元用于接收比特同步单元处理完成的信号，并进一步确定出M个数字中频信号的导航电文的头的位置，从而提取导航电文。
采用控制单元用于控制采样参数，如采样速率等。测量单元用于根据采样控制单元配置的采样参数，在每个采样时刻输出导航观测量。具体实施中，整秒输出功能需要接收机板卡测量数据的采样时刻与系统时间的整秒时刻同步，而用户的开启接收机板卡的时刻都是随机的，因此需要在接收机板卡开始解算后，根据解算得到的用户的开机时间对该接收机板卡上的基带信号处理模块的各通道的采样间隔进行设置，这一部分由采样控制单元完成。
较佳的，基带信号处理模块为FPGA，FPGA与DSP通过数据总线进行连接，可通过DSP引导加载FPGA配置文件，当启用此功能时，DSP和FPGA可以共用DSP的存储器，因此可以不使用单独的FPGA配置存储器。
本发明实施例所提供的接收机板卡还包括导航解算模块。较佳的，导航解算模块具体用于根据M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航电文获取导航卫星位置信息；根据M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航观测量，解算出P个伪距测量信息；根据导航卫星信息和P个伪距测量信息，确定出导航定位信息。其中，P为所述接收机板卡在当前位置所能接收到的所有卫星信号对应的卫星个数。较佳的，P为所述接收机板卡在当前位置所能接收到的所有卫星信号对应的有效的卫星个数。其中，有效的卫星个数是指接收机板卡在当前位置上时，该接收机板卡的接收范围内所能接收到的所有卫星中剔除低仰角、低信噪比和信噪比突变等卫星后的卫星个数。
较佳的，如图4所示，图4示例性示出了一种接收机板卡的导航解算模块的结构示意图，导航解算模块包括导航观测量生成单元501、通道时延修正单元502、传播延迟校正单元503、用户位置速度时间(Position Velocity Time，简称PVT)解算单元504，以及导航信息解包单元505、星历和历书控制单元506、导航卫星PVT解算单元507，进一步还包括观测量分包拼帧单元508、差分解算单元509。较佳的，还包括导航卫星预报单元510、本地时间维持单元511、采样间隔计算单元512、第一配置单元513。
具体来说，导航解算模块接收来自基带信号处理模块的导航观测量，通过对导航观测量生成单元的处理得到P个伪距信息，以及信号的发射时间，其中，该P个伪距信息经过通道时延修正单元、传播延迟校正单元的处理，被送入用户PVT解算单元。进一步，通道延迟修正单元处理之后的导航观测量数据同时被送入差分解算单元，以便于进行进一步处理。
导航解算模块接收来自基带信号处理模块的导航电文，经导航信息解包单元的解包处理得到导航星的星历数据和历书数据，并在星历和历书控制单元的控制下将该星历数据和历书数据存储至导航解算模块的存储器中，进一步将该星历数据和历书数据传输至导航卫星PVT解算单元。导航卫星PVT解算单元将导航星的星历数据和历书数据，以及时间信息输送至用户PVT解算单元以及差分解算单元。
较佳的，导航卫星还可接收基准站原始观测数据，经过观测量分包拼帧单元的分包拼帧解析，以及后续的校验处理后，得到完整的基准站的原始观测数据，接着将其送至差分解算单元。差分解算单元根据基准站原始观测数据、导航观测量进行伪距差分和载波相位差分，并将计算结果输送至用户PVT解算单元进行输出前处理和检验。
用户PVT解算单元根据接收到的信息，如P个伪距信息、导航卫星PVT解算单元输送的导航星的星历数据和历书数据等，解算出每个数字中频信号对应的频点所对应的导航卫星的位置信息，进一步根据导航卫星的位置信息和P个伪距信息得到该接收机板卡的位置、速度和时间等导航定位信息。较佳的，进一步对接收机板卡的完好性进行判断。
较佳的，还包括导航卫星预报单元，用户PVT解算单元将星历数据和历书数据输入给导航卫星预报单元，导航卫星预报单元对当前接收机板卡所在位置所能接收到的卫星的信息进行预报，并将预报的卫星星号、多普勒等信息发送给基带信号处理模块。
较佳的，还包括本地时间维持单元，本地时间维持单元根据接收机板卡的用户PVT解算单元得到本地时间。
较佳的，还包括采样间隔计算单元，采样间隔计算单元根据接收机板卡的本地时间计算采样间隔的周期，并根据该周期值调整基带信号处理模块采样时间。
较佳的，还包括第一配置单元，第一配置单元用于配置FPGA中的参数信息。第一配置单元为通过DSP引导加载的第一配置单元，采用从并(SlaveSlectMAP)的加载模式，总线位宽8bit或16bit可选。第一配置单元的控制和数据总线与FPGA连接，当接收机板卡上电后，可以通过数据总线完成FPGA的初始配置。
较佳的，导航卫星解算模块上还配置有对外接口，以便于将导航定位信息输入给屏幕或其它外部设备，使用户方便观察或者使用输出信息做其它用途。
从上述内容可以看出：本发明实施例中包括与天线连接的射频模块、与射频模块连接的基带信号处理模块，以及与基带信号处理模块连接的导航解算模块；射频模块接收天线传输来的卫星导航信号并进行处理，得到M个数字中频信号，将M个数字中频信号发送给基带信号处理模块；其中，每个数字中频信号对应包括一个频点上的数据，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点，且每个数字中频信号对应的频点与其它数字中频信号对应的频点均不相同；基带信号处理模块接收射频模块传输来的M个数字中频信号，根据M个数字中频信号分别获取每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，并向导航解算模块发送；导航解算模块接收基带信号处理模块传输来的M个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，根据M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，解算出导航定位信息。
由于射频模块对接收到的天线传输来的卫星导航信号处理可得到M个数字中频信号，且每个数字中频信号对应包括一个频点上的数据，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点，可见，射频模块可获取到M个频点上的数据，进一步由于基带信号处理模块和导航解算模块根据M个数字中频信号解算出导航定位信息，从而实现了通过M个频点的信息确定导航定位信息的目的，从而提高了确定出的导航定位信息的精度。
图5示例性示出了一种导航接收机的结构示意图。
基于相同构思，本发明实施例提供一种导航接收机，如图5所示，接收机601包括天线101以及前述的任一种接收机板卡100；
天线101，用于接收卫星导航信号，并将卫星导航信号发送给接收机板卡100。
从上述内容可以看出：本发明实施例中包括与天线连接的射频模块、与射频模块连接的基带信号处理模块，以及与基带信号处理模块连接的导航解算模块；射频模块接收天线传输来的卫星导航信号并进行处理，得到M个数字中频信号，将M个数字中频信号发送给基带信号处理模块；其中，每个数字中频信号对应包括一个频点上的数据，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点，且每个数字中频信号对应的频点与其它数字中频信号对应的频点均不相同；基带信号处理模块接收射频模块传输来的M个数字中频信号，根据M个数字中频信号分别获取每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，并向导航解算模块发送；导航解算模块接收基带信号处理模块传输来的M个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，根据M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，解算出导航定位信息。
由于射频模块对接收到的天线传输来的卫星导航信号处理可得到M个数字中频信号，且每个数字中频信号对应包括一个频点上的数据，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点，可见，射频模块可获取到M个频点上的数据，进一步由于基带信号处理模块和导航解算模块根据M个数字中频信号解算出导航定位信息，从而实现了通过M个频点的信息确定导航定位信息的目的，从而提高了确定出的导航定位信息的精度。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种接收机板卡，适用于导航接收机，其特征在于，包括：与天线连接的射频模块、与所述射频模块连接的基带信号处理模块，以及与所述基带信号处理模块连接的导航解算模块；
所述射频模块接收所述天线传输来的卫星导航信号并进行处理，得到M个数字中频信号，将所述M个数字中频信号发送给所述基带信号处理模块；其中，每个数字中频信号对应包括一个频点上的数据，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点；M为大于等于1的整数；
所述基带信号处理模块接收所述射频模块传输来的所述M个数字中频信号，根据所述M个数字中频信号分别获取每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，并向所述导航解算模块发送；
所述导航解算模块接收所述基带信号处理模块传输来的所述M个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，根据所述M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量，解算出导航定位信息。
2.如权利要求1所述的接收机板卡，其特征在于，所述射频模块包括一个射频芯片。
3.如权利要求2所述的接收机板卡，其特征在于，所述射频模块，还包括：与所述射频芯片连接的滤波器模块，以及与所述滤波器模块连接的功分器模块；所述N个滤波器模块中的每个滤波器模块的滤波器参数与其它滤波器模块的滤波器参数均不同，所述滤波器参数包括滤波器的中心频率和通带带宽；每个滤波器模块所能通过的信号对应的频点为M个频点中的部分频点，N为大于等于1，且小于等于M的正整数；
所述功分器模块的输入端接收天线传输来的卫星导航信号，将接收到的卫星导航信号进行复制，得到N路卫星导航信号，并通过所述功分器模块的N个输出端将所述N路卫星导航信号分别发送给N个滤波器模块；
所述滤波器模块的输入端接收所述功分器模块输出的一路卫星导航信号，对接收到的卫星导航信号进行滤波，得到信号，并通过所述滤波器的输出端将滤波后的信号发送给所述射频芯片；
所述射频芯片根据接收到的所述N个滤波器模块分别发送的滤波后的信号，得到M个数字中频信号，并将所述M个数字中频信号发送给基带信号处理模块。
4.如权利要求3所述的接收机板卡，其特征在于，所述射频芯片通过N个射频通道分别与N个滤波器模块连接；
所述射频芯片，具体用于：
通过N个射频通道分别接收所述N个滤波器模块发送的滤波后的信号，分别对每个射频通道中的接收到的滤波后的信号进行处理，共得到M个数字中频信号，并将所述M个数字中频信号发送给基带信号处理模块；
所述对每个射频通道中的接收到的滤波后的信号进行处理，具体为以下步骤：
对该射频通道接收到的滤波后的信号依次通过集成混频器进行一级下变频和正交下变频，之后通过中频低通滤波器进行中频滤波、通过可变增益放大器进行放大、通过模数转换器进行模数转换处理。
5.如权利要求3所述的接收机板卡，其特征在于，所述射频模块，还包括低噪声放大器；
所述低噪声放大器的输入端连接所述天线，输出端连接所述功分器模块；所述低噪声放大器用于对接收到的所述卫星导航信号进行放大，并将放大后的卫星导航信号发送给所述功分器模块。
6.如权利要求1所述的接收机板卡，其特征在于，所述基带信号处理模块，具体包括：与所述射频模块连接的捕获模块，与所述捕获模块连接的跟踪模块，与所述跟踪模块连接的处理模块，以及与所述处理模块连接的传输模块；
所述捕获模块用于分别对所述M个数字中频信号中每个数字中频信号的载波频率和伪码相位进行正确的估计；
所述跟踪模块用于分别对捕获后的所述M个数字中频信号中每个数字中频信号分别跟踪；
所述处理模块用于根据完成跟踪的所述M个数字中频信号中每个数字中频信号，获取每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量；
所述传输模块用于向所述导航解算模块发送所述M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航电文和导航观测量。
7.如权利要求1所述的接收机板卡，其特征在于，所述导航解算模块，具体用于：
根据所述M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航电文获取导航卫星位置信息；
根据所述M个数字中频信号中每个数字中频信号对应的导航观测量，解算出P个伪距测量信息；其中，P为所述接收机板卡在当前位置所能接收到的所有卫星信号对应的卫星个数；
根据所述导航卫星信息和P个伪距测量信息，确定出导航定位信息。
8.如权利要求1所述的接收机板卡，其特征在于，所述基带信号处理模块为现场可编程门阵列模块FPGA；所述导航解算模块为数字信号处理器DSP。
9.如权利要求4所述的接收机板卡，其特征在于，所述卫星导航信号为以下内容中的一项或几项：全球定位系统GPS、北斗卫星导航系统BDS、全球卫星导航系统GLONASS、伽利略卫星导航GALILEO；所述M等于四，M个数字中频信号分别对应M个互不相同的频点分别为GPS L1的频点、GPS L2的频点、BDS B1的频点、BDS B2的频点；
所述射频芯片输出通道采用双频点复用模式时，M为N的两倍。
10.一种导航接收机，其特征在于，包括天线以及如权利要求1至9任一所述的接收机板卡；
所述天线，用于接收卫星导航信号，并将所述卫星导航信号发送给所述接收机板卡。
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