CN101866008B - 多卫星导航下的反射信号接收机的相关器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多卫星导航下的反射信号接收机的相关器，该反射信号接收机的相关器包括有模式配置单元(1)、反射信号处理单元(2)和直射信号处理单元(3)；所述反射信号处理单元(2)由载波解调器(201)、延迟CA码发生器(202)、延迟CA码相关运算器(203)和1ms相干累加器(204)构成。本发明的相关器是在FPGA芯片，采用VerilogHDL语言编程来实现多导航卫星下反射信号的相关处理和多种模式配置。配置有本发明相关器的反射信号接收机能够为后续物理状态的反演提供更加合理的、灵活的数据源，并为星载装置的研发提供技术基础。

Description

多卫星导航下的反射信号接收机的相关器

技术领域

本发明涉及一种适用于接收机中的相关器设计，更特别地说，是指一种能同时接收处理多种导航卫星的反射信号，并通过多种模式配置来实现不同功能的反射信号的接收与处理。

背景技术

目前已建成的全球卫星导航系统包括美国的GPS(Global PositioningSystem)、俄罗斯的GLONASS(Global Orbiting Navigation Satellite System)，以及中国的北斗一号(BD-1)区域卫星导航系统，随着GPS、GLONASS现代化计划的实施，将提供更多的信号源；正在建设的系统包括中国北斗二号(BD-2)卫星导航系统、欧盟Galileo系统、印度的卫星导航定位系统、日本的准天顶卫星系统(QZSS，Quasi-Zenith Satellite System)等。

不同的全球卫星导航系统在卫星数量、运行轨道和工作参数方面虽然存在差异，但在用于微波遥感的信号源结构、L波段频率、信号功率等方面相当接近。因此，GNSS-R遥感探测机理适于多系统信号源的兼容使用。

在2008年11月第29卷第6期中“遥测遥控”公开的《GNSS-R延迟映射接收机相关器设计》，如图1所示，讲解了一种延迟映射接收机的总体结构；同时也公开了串行工作模式的相关器和并行工作模式的相关器。

现有延迟映射接收机只能处理GPS单系统，并且模式配置简单，对于不同场合的应用以及操作的灵活性不能实现多种模式的配置。

发明内容

为了解决目前接收与处理导航卫星反射信号装置的单一性，模式配置简单，对于不同场合的应用难以灵活性操作的缺陷，本发明提出了一种能够兼容多卫星导航下对接收的反射信号进行模式配置的相关器。该反射信号接收机的相关器采用在大容量FPGA芯片上通过VerilogHDL编程设计进行模式配置得以实现，为后续物理状态的反演提供更加合理和灵活的数据支持。

本发明的一种多卫星导航下的反射信号接收机的相关器，所述反射信号接收机主要由左旋天线、右旋天线、射频前端、FPGA相关器、DSP处理器、数据处理工控机、任务监控工控机组成；数据处理工控机向FPGA相关器发送模式选择控制指令，同时用于存储FPGA相关器输出的相关累加值m表示每一个反射通道的相关累加值的个数，n表示反射通道号；DSP处理器向FPGA相关器发出卫星码相位信息F＝{numP_n，SV_n，SVP_n}，numP_n表示卫星反射信号CA码相对于直射信号的码相位延迟数，SV_n表示卫星编号，SVP_n表示卫星直射信号跟踪后的CA码码相位，n表示反射通道号；其特征在于：该反射信号接收机的相关器包括有模式配置单元(1)、反射信号处理单元(2)和直射信号处理单元(3)；所述反射信号处理单元(2)由载波解调器(201)、延迟CA码发生器(202)、延迟CA码相关运算器(203)和1ms相干累加器(204)构成；

模式配置单元1中存储的模式有：

模式一：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0x11H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x12H，另一方面向直射信号处理单元3发出启动指令，记为J₁，然后直射信号处理单元3向数据处理工控机输出GPS原始数据；

模式二：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0x21H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x22H，另一方面向直射信号处理单元3发出启动指令，记为J₂，然后直射信号处理单元3向数据处理工控机输出Galileo原始数据；

模式三：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0x31H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x32H，另一方面向直射信号处理单元3发出启动指令，记为J₃，然后直射信号处理单元3向数据处理工控机输出GLONASS原始数据；

模式四：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0x41H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x42H，另一方面向直射信号处理单元3发出启动指令，记为J₄，然后直射信号处理单元3向数据处理工控机输出BD原始数据；

模式五：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0x5EH指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x5FH，另一方面向直射信号处理单元3发出启动指令，记为J₅，然后直射信号处理单元3向数据处理工控机输出GPS、Galileo、GLONASS和BD混合的原始数据；

模式六：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0x81H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x82H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₁；

模式七：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0x91H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x92H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₂；

模式八：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0xA1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xA2H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₃；

模式九：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0xB1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xB2H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₄；

模式十：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0xC1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xC2H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₅；

模式十一：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0xD1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xD2H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₆；

模式十二：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0xE1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xE2H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₇；

模式十三：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0xF1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xF2H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₈；

直射信号处理单元(3)对接收的F₃＝{D_51-1，D_52-1，D_53-1}信息进行处理后，分别得到GPS、Galileo、GLONASS和BD的导航信息的运算值D₃和载波信号c_n(t)；载波解调器(201)对直射信号处理单元(3)输出的载波信号c_n(t)根据载波解调关系式d_n

对反射信号F₁＝{D_51-2，D_52-2，D_53-2}进行解调，得到载波剥离后的反射信号解调值d_n(t)；式中u_n(t)表示量化后的数字中频信号，c_n(t)表示载波信号，t表示序列值，如1，2，3，……，∞，n表示反射通道号；载波信号c_n(t)的电平值由{+1，+2，-1，-2}四种组成；

延迟CA码产生器(202)是在延迟映射接收机定位后，第一方面根据DSP处理器赋予的直射处理信息F＝{numP_n，SV_n，SVP_n}通过相位选择关系

且M_n＝SVP_n-numP_n，获得延迟CA码的码相位P_n；N表示CA码最大相位值1022；

延迟CA码产生器(202)第二方面依据P_n通过相位运算得到产生CA码的两组十位移位寄存器的初始值reg1和reg2，然后根据reg1和reg2的值并在SV_n的调节下，通过改变抽头的方式，产生在P_n相位点后卫星号为SV_n的延迟CA码，该延迟CA码用集合表达为所述延迟码CA是一个周期为1023的CA码；

延迟CA码产生器(202)中的时钟clk_2为2倍的延迟CA码码速率，时钟clk_20为20倍的延迟CA码码速率；用clk_2的时钟速率读取延迟CA码，产生CA码码间隔为1/2的延迟CA码用于测风模式下相关累计值的输出；用clk_20的时钟速率读取延迟CA码，产生CA码码间隔为1/20的延迟CA码用于测高模式下相关累计值的输出；通过移位寄存器的移位操作，每个反射通道分别产生m组延迟CA码，每组CA码的依次延迟的间隔由累加模式选择确定；

延迟CA码相关运算器(203)根据延迟CA码电平为{+1，-1}的特点，在反射信号相关处理时应用相关逻辑式完成反射信号的相关运算；式中a_nm(t)表示延迟CA码量化值；d_n(t)表示载波剥离后的反射信号；z_nm(t)表示反射信号相关处理后的第n反射通道的第m点的相关值；

1ms相干累加器(204)根据反射信号相关累加式

得到反射通道m点1ms相关累加值集合

q₁₁表示第1反射通道中第1个相关累加点，q_1m表示第1反射通道中第m个相关累加点，q_n1表示第n个反射通道中第1个相关累加点，q_nm表示第n个反射通道中第m个相关累加点，同时理可得矩阵其它集合中的元素的物理意义；M为1ms的相关值点的个数。

本发明是一种接收和处理多导航卫星反射信号的相关器的优点在于：

(1)本发明能够同时接收处理四种导航卫星的反射信号，为后续的物理反演提供更加灵活详尽的反演数据。

(2)本发明的模式配置单元能够选择输出原始采集数据和反射信号相关累加值的类型，有效的减少数据处理工控机的存储空间，并为后续的物理反演工作的灵活操作提供实时性保障。

(3)本发明的延迟CA码发生器可在设定的任意相位处连续的产生导航卫星的扩频码，在反射通道相关中省去了大量的移位寄存器，在硬件实现中能过节省大量的逻辑资源。

(4)本发明的载波解调器和延迟CA码相关运算器，可通过逻辑关系式实现普通乘法器功能，在硬件实现中节省大量的逻辑资源，缩短了系统延迟时间。

(5)本发明的1ms的相关累累加器，输出1ms相关点的累加值为后续的物理反演带来更大的灵活性。

附图说明

图1是实时GNSS反射信号接收机的总体结构。

图2是本发明的多导航卫星系统的反射信号接收处理相关器结构图。

图2(A)是本发明反射信号处理单元的结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明主要是在现有GPS反射信号处理系统的基础上，通过大容量FPGA芯片，采用VerilogHDL语言编程来实现多导航卫星下反射信号的相关处理和多种模式配置。本发明多卫星导航下的反射信号接收机的相关器包括有载波解调器、延迟CA码发生器和延迟CA相关运算器，采用硬件实现时与普通的相关器相比节省了大量的逻辑资源、缩短了系统的延迟时间。内嵌有本发明相关器的接收机能够为后续物理状态的反演提供更加合理的、灵活的数据源，并为星载装置的研发提供技术基础。FPGA芯片型号为Xilinx公司的XC5VLX220和XC5VFX100T。

如图1所示的实时GNSS反射信号接收机的总体结构，该接收机主要由左旋天线、右旋天线、射频前端、FPGA相关器、数字信号(DSP)处理器、通用PC(数据处理工控机、任务监控工控机)等组成。指向天顶的右旋天线接收直射卫星信号，指向天底的左旋天线接收海面散射信号；即FPGA相关器包含多个并行通道，直射通道与右旋天线相连，直射信号经相关处理后在DSP中通过通常的闭合码和载波环路获得伪距和多普勒观测值，并得到导航解；反射通道与左旋天线相连，根据选定卫星的参数(码相位和载波频率)，DSP配置对应反射通道并且根据直射卫星多普勒频移和码相位信息调整反射通道的配置，从而通过开环方式获得不同时延和多普勒频移的相关功率曲线。

为了适用于多卫星导航下、能够满足延迟映射接收机对多种天线接收的信号进行处理，如图2所示，本发明提出一种通过模式配置来实现对不同天线接收信号的相关值的获取，因此对于相关值获取所采用的FPGA相关器(如图2A所示)包括有模式配置单元1、反射信号处理单元2和直射信号处理单元3；所述反射信号处理单元2由载波解调器201、延迟CA码发生器202、延迟CA码相关运算器203和1ms相干累加器204构成。

在本发明中，借助现有接收机中的DSP处理器向FPGA相关器的延迟CA码发生器202输入的信息有F＝{numP_n，SV_n，SVP_n}，numP_n表示卫星反射信号CA码相对于直射信号的码相位延迟数，SV_n表示卫星编号，SVP_n表示卫星直射信号跟踪后的CA码码相位，n表示反射通道号。

在本发明中，借助现有接收机中的数据处理工控机向FPGA相关器发送模式选择控制指令，同时用于存储FPGA相关器输出的相关累加值m表示每一个反射通道的相关累加值的个数，n表示反射通道号。

如图2所示，多种天线(也称天线组)包括第一右旋天线11、第二右旋天线12、第三右旋天线13、第一左旋天线21、第二左旋天线22和第三左旋天线23；第一右旋天线11与第一左旋天线21构成第一天线对；第二右旋天线12与第二左旋天线22构成第二天线对；第三右旋天线13与第三左旋天线23构成第三天线对。在本发明中，第一天线对用于接收GPS、Galileo的直射和反射信号，且工作频率为1570～1580MHz，放大器增益为26dB。第二天线对用于接收GLONASS的直射和反射信号，且工作频率为1560～1620MHz，放大器增益为26dB。第三天线对用于接收BD(北斗)的直射和反射信号，且工作频率为1600～1620MHz，放大器增益为26dB。

频率变换单元5第一方面对第一右旋天线11、第二右旋天线12和第三右旋天线13接收的卫星直射信号进行多级下变频，分别输出模拟中频信号f₁₁、f₁₂和f₁₃；f₁₁表示GPS和Galileo直射信号，f₁₂表示GLONASS直射信号，f₁₃表示BD直射信号；

频率变换单元5第二方面对第一左旋天线21、第二左旋天线22和第三左旋天线23接收的卫星反射信号进行多级下变频，分别输出模拟中频信号f₂₁、f₂₂和f₂₃；f₂₁表示GPS和Galileo反射信号，f₂₂表示GLONASS反射信号，f₂₃表示BD反射信号。

第一模数转换单元51对接收到的f₁₁和f₂₁进行2bit量化后输出数字量化直射信号D_51-1和数字量化反射信号D_51-2。

第二模数转换单元52对接收到的f₁₂和f₂₂进行2bit量化后输出数字量化直射信号D_52-1和数字量化反射信号D_52-2。

第三模数转换单元53对接收到的f₁₃和f₂₃进行2bit量化后输出数字量化直射信号D_53-1和数字量化反射信号D_53-2。

在本发明中，模式配置单元1中存储的模式有：

模式一：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0x11H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x12H，另一方面向直射信号处理单元3发出启动指令，记为J₁，然后直射信号处理单元3向数据处理工控机输出GPS原始数据。

模式二：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0x21H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x22H，另一方面向直射信号处理单元3发出启动指令，记为J₂，然后直射信号处理单元3向数据处理工控机输出Galileo原始数据。

模式三：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0x31H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x32H，另一方面向直射信号处理单元3发出启动指令，记为J₃，然后直射信号处理单元3向数据处理工控机输出GLONASS原始数据。

模式四：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0x41H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x42H，另一方面向直射信号处理单元3发出启动指令，记为J₄，然后直射信号处理单元3向数据处理工控机输出BD原始数据。

模式五：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0x5EH指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x5FH，另一方面向直射信号处理单元3发出启动指令，记为J₅，然后直射信号处理单元3向数据处理工控机输出GPS、Galileo、GLONASS和BD混合的原始数据。

在本发明中，模式配置单元1向直射信号处理单元3下发的启动指令写成集合表达为D_1-3＝{J₁，J₂，J₃，J₄，J₅}。当模式配置单元1收到除模式一至模式五之外的指令，则延迟映射接收机继续执行上一条有效指令，不改变原有模式。

模式六：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0x81H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x82H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₁。

模式七：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0x91H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x92H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₂。

模式八：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0xA1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xA2H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₃。

模式九：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0xB1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xB2H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₄。

模式十：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0xC1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xC2H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₅。

模式十一：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0xD1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xD2H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₆。

模式十二：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0xE1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xE2H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₇。

模式十三：当模式配置单元1收到由数据处理工控机下发的0xF1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xF2H，另一方面向延迟CA码发生器202发送相关通道累加值配置指令，记为I₈。

在本发明中，模式配置单元1向延迟CA码发生器202下发的相关通道累加值配置指令写成集合表达为D_1-2＝{I₁，I₂，I₃，I₄，I₅，I₆，I₇，I₈}。当模式配置单元1收到除模式六至模式十三之外的指令，则延迟映射接收机继续执行上一条有效指令，不改变原有模式。

在本发明中，模式配置单元1用于实现原始采集数据(如图1所示)的类型选择和相关累加值模式的选择。所述相关累加值是指对反射信号的原始数据进行相关器的处理后得到。但是，在延迟接收机的测风模式下，延迟CA码发生器202中用于计算相关累加值的延迟CA码码间隔为1\2；在延迟接收机的测高模式下，延迟CA码发生器202中用于计算相关累加值的延迟CA码间隔为1\20。

采用本发明设计的FPGA相关器应用在延迟映射接收机上、进行的直射信号和反射信号处理关系为：

频率变换单元5第一方面对第一右旋天线11、第二右旋天线12和第三右旋天线13接收的卫星直射信号进行多级下变频，分别输出模拟中频信号f₁₁、f₁₂和f₁₃；f₁₁表示GPS和Galileo直射信号，f₁₂表示GLONASS直射信号，f₁₃表示BD直射信号；

频率变换单元5第二方面对第一左旋天线21、第二左旋天线22和第三左旋天线23接收的卫星反射信号进行多级下变频，分别输出模拟中频信号f₂₁、f₂₂和f₂₃；f₂₁表示GPS和Galileo反射信号，f₂₂表示GLONASS反射信号，f₂₃表示BD反射信号。

第一模数转换单元51对接收到的f₁₁和f₂₁进行2bit量化后输出数字量化直射信号D_51-1和数字量化反射信号D_51-2。

第二模数转换单元52对接收到的f₁₂和f₂₂进行2bit量化后输出数字量化直射信号D_52-1和数字量化反射信号D_52-2。

第三模数转换单元53对接收到的f₁₃和f₂₃进行2bit量化后输出数字量化直射信号D_53-1和数字量化反射信号D_53-2。

直射信号处理单元3对接收的F₃＝{D_51-1，D_52-1，D_53-1}信息采用2006年7月第27卷第4期在《遥测遥控》公开的“GPS接收机基带信号处理模块的FPGA实现”文献进行处理，分别得到GPS、Galileo、GLONASS和B D的导航信息的运算值D3和载波信号c_n(t)。

载波解调器201对直射信号处理单元3输出的载波信号c_n(t)根据载波解调关系式

对反射信号F₁＝{D_51-2，D_52-2，D_53-2}进行解调，得到载波剥离后的反射信号解调值d_n(t)。式中u_n(t)表示量化后的数字中频信号，c_n(t)表示载波信号，t表示序列值，如1，2，3，……，∞，n表示反射通道号。载波信号c_n(t)的电平值由{+1，+2，-1，-2}四种组成。

延迟CA码产生器202是在延迟映射接收机定位后，第一方面根据DSP处理器赋予的直射处理信息F＝{numP_n，SV_n，SVP_n}通过相位选择关系

且M_n＝SVP_n-numP_n，获得延迟CA码的码相位P_n；N表示CA码最大相位值1022(起始相位值从0开始)。

延迟CA码产生器202第二方面依据P_n通过相位运算得到产生CA码的两组十位移位寄存器的初始值reg1和reg2，然后根据reg1和reg2的值并在SV_n的调节下，通过改变抽头的方式，产生在P_n相位点后卫星号为SV_n的延迟CA码，该延迟CA码用集合表达为

所述延迟码CA是一个周期为1023的CA码。

延迟CA码产生器202中的时钟clk_2为2倍的延迟CA码码速率，时钟clk_20为20倍的延迟CA码码速率。用clk_2的时钟速率读取延迟CA码，产生CA码码间隔为1/2的延迟CA码用于测风模式下相关累计值的输出；用clk_20的时钟速率读取延迟CA码，产生CA码码间隔为1/20的延迟CA码用于测高模式下相关累计值的输出。通过移位寄存器的移位操作，每个反射通道分别产生m组延迟CA码，每组CA码的依次延迟的间隔由累加模式选择确定。

延迟CA码相关运算器203根据延迟CA码电平为{+1，-1}的特点，在反射信号相关处理时应用相关逻辑式

完成反射信号的相关运算。式中a_nm(t)表示延迟CA码量化值；d_n(t)表示载波剥离后的反射信号；z_nm(t)表示反射信号相关处理后的第n反射通道的第m点的相关值。1ms相干累加器204根据反射信号相关累加式

得到反射通道m点1ms相关累加值集合

q₁₁表示第1反射通道中第1个相关累加点，q_1m表示第1反射通道中第m个相关累加点，q_n1表示第n个反射通道中第1个相关累加点，q_nm表示第n个反射通道中第m个相关累加点，同时理可得矩阵其它集合中的元素的物理意义。M为1ms的相关值点的个数。

本发明的一种多卫星导航下的反射信号接收机的相关器，该相关器是在FPGA芯片，采用VerilogHDL语言编程来实现多导航卫星下反射信号的相关处理和多种模式配置。配置有本发明相关器的反射信号接收机能够为后续物理状态的反演提供更加合理的、灵活的数据源，并为星载装置的研发提供技术基础。

Claims (6)

1.一种多卫星导航下的反射信号接收机的相关器，所述反射信号接收机主要由左旋天线、右旋天线、射频前端、FPGA相关器、DSP处理器、数据处理工控机、任务监控工控机组成；数据处理工控机向FPGA相关器发送模式选择控制指令，同时用于存储FPGA相关器输出的相关累加值 $Q=\left[\begin{array}{cccc}{q}_{11}& q_{12}& \·\·\·& q_{1m}\\ q_{21}& q_{22}& \·\·\·& q_{2m}\\ \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·\\ q_{n1}& q_{n2}& \·\·\·& q_{\mathrm{nm}}\end{array}\right],$ m表示每一个反射通道的相关累加值的个数，n表示反射通道号；DSP处理器向FPGA相关器发出卫星码相位信息F＝{numP_n，SV_n，SVP_n}，numP_n表示卫星反射信号CA码相对于直射信号的码相位延迟数，SV_n表示卫星编号，SVP_n表示卫星直射信号跟踪后的CA码码相位，n表示反射通道号；其特征在于：该反射信号接收机的相关器包括有模式配置单元(1)、反射信号处理单元(2)和直射信号处理单元(3)；所述反射信号处理单元(2)由载波解调器(201)、延迟CA码发生器(202)、延迟CA码相关运算器(203)和1ms相干累加器(204)构成；

模式配置单元(1)中存储的模式有：

模式一：当模式配置单元(1)收到由数据处理工控机下发的0x11H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x12H，另一方面向直射信号处理单元(3)发出启动指令，记为J₁，然后直射信号处理单元(3)向数据处理工控机输出GPS原始数据；

模式二：当模式配置单元(1)收到由数据处理工控机下发的0x21H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x22H，另一方面向直射信号处理单元(3)发出启动指令，记为J₂，然后直射信号处理单元(3)向数据处理工控机输出Galileo原始数据；

模式三：当模式配置单元(1)收到由数据处理工控机下发的0x31H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x32H，另一方面向直射信号处理单元(3)发出启动指令，记为J₃，然后直射信号处理单元(3)向数据处理工控机输出GLONASS原始数据；

模式四：当模式配置单元(1)收到由数据处理工控机下发的0x41H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x42H，另一方面向直射信号处理单元(3)发出启动指令，记为J₄，然后直射信号处理单元(3)向数据处理工控机输出BD原始数据；

模式五：当模式配置单元(1)收到由数据处理工控机下发的0x5EH指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x5FH，另一方面向直射信号处理单元(3)发出启动指令，记为J₅，然后直射信号处理单元(3)向数据处理工控机输出GPS、Galileo、GLONASS和BD混合的原始数据；

模式六：当模式配置单元(1)收到由数据处理工控机下发的0x81H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x82H，另一方面向延迟CA码发生器(202)发送相关通道累加值配置指令，记为I₁；

模式七：当模式配置单元(1)收到由数据处理工控机下发的0x91H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0x92H，另一方面向延迟CA码发生器(202)发送相关通道累加值配置指令，记为I₂；

模式八：当模式配置单元(1)收到由数据处理工控机下发的0xA1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xA2H，另一方面向延迟CA码发生器(202)发送相关通道累加值配置指令，记为I₃；

模式九：当模式配置单元(1)收到由数据处理工控机下发的0xB1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xB2H，另一方面向延迟CA码发生器(202)发送相关通道累加值配置指令，记为I₄；

模式十：当模式配置单元(1)收到由数据处理工控机下发的0xC1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xC2H，另一方面向延迟CA码发生器(202)发送相关通道累加值配置指令，记为I₅；

模式十一：当模式配置单元(1)收到由数据处理工控机下发的0xD1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xD2H，另一方面向延迟CA码发生器(202)发送相关通道累加值配置指令，记为I₆；

模式十二：当模式配置单元(1)收到由数据处理工控机下发的0xE1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xE2H，另一方面向延迟CA码发生器(202)发送相关通道累加值配置指令，记为I₇；

模式十三：当模式配置单元(1)收到由数据处理工控机下发的0xF1H指令后，一方面向数据处理工控机发送应答指令0xF2H，另一方面向延迟CA码发生器(202)发送相关通道累加值配置指令，记为I₈；

直射信号处理单元(3)对接收的F₃＝{D_51-1，D_52-1，D_53-1}信息进行处理后，分别得到GPS、Galileo、GLONASS和B D的导航信息的运算值D₃和载波信号c_n(t)；D_51-1表示第一模数转换单元(51)对接收到的f₁₁进行2bit量化后输出的数字量化直射信号，D_52-1表示第二模数转换单元(52)对接收到的f₁₂进行2bit量化后输出的数字量化直射信号，D_53-1表示第三模数转换单元(53)对接收到的f₁₃进行2bit量化后输出的数字量化直射信号；f₁₁表示GPS和Galileo直射信号，f₁₂表示GLONASS直射信号，f₁₃表示BD直射信号；

载波解调器(201)对直射信号处理单元(3)输出的载波信号c_n(t)根据载波解调关系式 $d_n\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{u}_n\left(t\right)& c_n\left(t\right)=1\\ 2u_n\left(t\right)& c_n\left(t\right)=2\\ -u_n\left(t\right)& c_n\left(t\right)=-1\\ -2u_n\left(t\right)& c_n\left(t\right)=-2\end{array}\right.$ 对反射信号F₁＝{D_51-2，D_52-2，D_53-2}进行解调，得到载波剥离后的反射信号解调值d_n(t)；式中u_n(t)表示量化后的数字中频信号，c_n(t)表示载波信号，t表示序列值，n表示反射通道号；载波信号c_n(t)的电平值由{+1，+2，-1，-2}四种组成；D_51-2表示第一模数转换单元(51)对接收到的f₂₁进行2bit量化后输出的数字量化反射信号D_51-2，D_52-2表示第二模数转换单元(52)对接收到的f₂₂进行2bit量化后输出的数字量化反射信号D_52-2，D_53-2表示第三模数转换单元(53)对接收到的f₂₃进行2bit量化后输出的数字量化反射信号；f₂₁表示GPS和Galileo反射信号，f₂₂表示GLONASS反射信号，f₂₃表示BD反射信号；

延迟CA码发生器(202)是在反射信号接收机定位后，第一方面根据DSP处理器赋予的直射处理信息F＝{numP_n，SV_n，SVP_n}通过相位选择关系 $P_n=\left\{\begin{array}{cc}{M}_n& (M_n\&GreaterEqual;0)\\ N-(-M_n-1)& (M_n<0)\end{array}\right.$ 且M_n＝SVP_n-numP_n，获得延迟CA码的码相位P_n；N表示CA码最大相位值1022；

延迟CA码发生器(202)第二方面依据延迟CA码的码相位P_n通过相位运算得到产生CA码的两组十位移位寄存器的初始值reg1和reg2，然后根据reg1和reg2的值并在SV_n的调节下，通过改变抽头的方式，产生在所述延迟CA码的码相位P_n的相位点之后的卫星号为SV_n的延迟CA码，该延迟CA码用集合表达为

所述延迟CA码是一个周期为1023的CA码；

延迟CA码发生器(202)中的时钟clk_2为2倍的延迟CA码码速率，时钟clk_20为20倍的延迟CA码码速率；用clk_2的时钟速率读取延迟CA码，产生CA码码间隔为1/2的延迟CA码用于测风模式下相关累计值的输出；用clk_20的时钟速率读取延迟CA码，产生CA码码间隔为1/20的延迟CA码用于测高模式下相关累计值的输出；通过移位寄存器的移位操作，每个反射通道分别产生m组延迟CA码，每组CA码的依次延迟的间隔由累加模式选择确定；

延迟CA码相关运算器(203)根据延迟CA码电平为{+1，-1}的特点，在反射信号相关处理时应用相关逻辑式 $z_{\mathrm{nm}}\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}-d_n\left(t\right)& a_{\mathrm{nm}}\left(t\right)<0\\ d_n\left(t\right)& a_{\mathrm{nm}}\left(t\right)>0\end{array}\right.$ 完成反射信号的相关运算；式中a_nm(t)表示延迟CA码量化值；d_n(t)表示载波剥离后的反射信号解调值；z_nm(t)表示反射信号相关处理后的第n反射通道的第m点的相关值；

1ms相干累加器(204)根据反射信号相关累加式

得到反射通道m点1ms相关累加值集合 $Q=\left[\begin{array}{cccc}{q}_{11}& q_{12}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& q_{1m}\\ q_{21}& q_{22}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& q_{2m}\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;& \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;& \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;& \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ q_{n1}& q_{n2}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& q_{\mathrm{nm}}\end{array}\right],$ q₁₁表示第1反射通道中第1个相关累加点，q_1m表示第1反射通道中第m个相关累加点，q_n1表示第n个反射通道中第1个相关累加点，q_nm表示第n个反射通道中第m个相关累加点，同理可得矩阵其它集合中的元素的物理意义；M为1ms的相关值点的个数。

2.根据权利要求1所述的多卫星导航下的反射信号接收机的相关器，其特征在于：通过大容量FPGA芯片，采用VerilogHDL语言编程来实现多导航卫星下反射信号的相关处理和多种模式配置。

3.根据权利要求2所述的多卫星导航下的反射信号接收机的相关器，其特征在于：FPGA芯片型号为Xilinx公司的XC5VLX220和XC5VFX100T。

4.根据权利要求1所述的多卫星导航下的反射信号接收机的相关器，其特征在于：所述右旋天线包括有第一右旋天线(11)、第二右旋天线(12)和第三右旋天线(13)；所述左旋天线包括有第一左旋天线(21)、第二左旋天线(22)和第三左旋天线(23)；第一右旋天线(11)与第一左旋天线(21)构成第一天线对；第二右旋天线(12)与第二左旋天线(22)构成第二天线对；第三右旋天线(13)与第三左旋天线(23)构成第三天线对；第一天线对用于接收GPS、Galileo的直射和反射信号，且工作频率为1570～1580MHz，放大器增益为26dB；第二天线对用于接收GLONASS的直射和反射信号，且工作频率为1560～1620MHz，放大器增益为26dB；第三天线对用于接收北斗的直射和反射信号，且工作频率为1600～1620MHz，放大器增益为26dB。

5.根据权利要求1或4所述的多卫星导航下的反射信号接收机的相关器，其特征在于：频率变换单元(5)第一方面对第一右旋天线(11)、第二右旋天线(12)和第三右旋天线(13)接收的卫星直射信号进行多级下变频，分别输出模拟中频信号f₁₁、f₁₂和f₁₃；f₁₁表示GPS和Galileo直射信号，f₁₂表示GLONASS直射信号，f₁₃表示BD直射信号；

频率变换单元(5)第二方面对第一左旋天线(21)、第二左旋天线(22)和第三左旋天线(23)接收的卫星反射信号进行多级下变频，分别输出模拟中频信号f₂₁、f₂₂和f₂₃；f₂₁表示GPS和Galileo反射信号，f₂₂表示GLONASS反射信号，f₂₃表示BD反射信号。

6.根据权利要求1所述的多卫星导航下的反射信号接收机的相关器，其特征在于：模式配置单元(1)用于实现原始采集数据的类型选择和相关累加值模式的选择；所述相关累加值是指对反射信号的原始数据进行相关器的处理后得到；但是，在反射信号接收机的测风模式下，延迟CA码发生器(202)中用于计算相关累加值的延迟CA码码间隔为1\2；在反射信号接收机的测高模式下，延迟CA码发生器(202)中用于计算相关累加值的延迟CA码间隔为1\20。

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