CN102393526A - 一种卫星导航接收装置的晶振频率修正的方法及相应装置 - Google Patents

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Abstract

一种卫星导航接收装置的晶振频率修正方法，所述方法包括，接收装置以晶振频率
Figure DEST_PATH_IMAGE001
捕获并跟踪地球静止轨道同步卫星；接收装置根据捕获跟踪的相对接收机静止的导航卫星的多普勒频移来估算晶振的频率偏差
Figure 547569DEST_PATH_IMAGE002
；接收装置利用晶振频率偏差
Figure 97630DEST_PATH_IMAGE002
去修正晶振频率；接收装置采用修正后的晶振频率
Figure DEST_PATH_IMAGE003
（）捕获跟踪卫星。采用该方法后，可以适应晶振一直在漂移变化的特点，也可以实现对晶振的频偏快速识别。本方法适用北斗二代卫星导航系统、或者兼容北斗二代卫星导航系统的双模/多模卫星导航系统以及双模/多模混合卫星导航系统。

Description

一种卫星导航接收装置的晶振频率修正的方法及相应装置
技术领域
本发明涉及一种卫星导航接收装置的晶振频率修正的方法及相应装置。
背景技术
现有的卫星导航装置上大多都是使用TCXO晶振，同时对晶振频率的准确性及稳定性要求很高。实际上晶振本身存在离散型以及年老化率问题，并且晶振频率漂移的方向是不确定的。这些问题对卫星导航授时设备的性能可能会产生重大影响，因为晶振为MCU或其他控制器件提供参考时钟信号源，晶振的频率稳定度严重影响到系统的工作稳定性以及能否正常工作。如果晶振的频率与标称频率存在偏差，那么也就增加了卫星导航装置捕获跟踪的多普勒频移，就会增加卫星导航装置对卫星的捕获与跟踪的时间，降低卫星导航设备的捕获跟踪灵敏度，甚至由于晶振的老化频率漂移造成卫星导航设备不能工作。
针对晶振频率偏移的问题，目前现有的解决方案一种是采用高精度，高稳定性的恒温晶振，但是这种方案的成本太高，且不利于产品设计。另外一种就是对晶振本身频率的严格控制，人工手动测试每一个晶振的频率，然后针对晶振的频率偏差在一定范围内使用软件去固定修正，这不仅对晶振的质量要求高，而且软件固定修正对晶振频率覆盖范围是有限的，必须使用不同频率覆盖范围的多个软件版本来兼顾，这样同一种型号的卫星导航设备，就有许多个不同软件版本，不便于软件版本的维护管理。特别是对于批量生产的卫星导航设备，这种方法使产品生产效率非常低，而且晶振易受温度影响发生变化，且一般的晶振都会年老化1ppm，使用软件固定修正晶振频率偏差，在产品使用几年后质量很难保证。还有一种方案导航装置在定位成功以后可以计算出晶振的实际频率，但是时间相对较长。而且长期不定位时的频率偏差无法估算。
 
发明内容
本发明的目的是提供一种能够在卫星导航装置中能够快速自动识别晶振频率及修正的方法。
本发明是这样实现的：一种卫星导航接收装置的晶振频率修正方法，所述方法包括，接收装置以晶振频率                                                
Figure 2011102360826100002DEST_PATH_IMAGE001
捕获并跟踪地球静止轨道同步导航卫星；接收装置根据捕获跟踪的相对接收装置静止的导航卫星的多普勒频移来估算晶振的频率偏差
Figure 425993DEST_PATH_IMAGE002
；接收装置利用晶振频率偏差
Figure 608844DEST_PATH_IMAGE002
去修正晶振频率
Figure 499439DEST_PATH_IMAGE001
；接收装置采用修正后的晶振频率
Figure 2011102360826100002DEST_PATH_IMAGE003
（）捕获跟踪卫星。
更进一步，所述方法还包括，接收装置存储晶振频率偏差
Figure 780696DEST_PATH_IMAGE002
。
更进一步，所述卫星导航系统为北斗二代卫星导航系统、或者兼容北斗二代卫星导航系统的双模/多模卫星导航系统以及双模/多模混合卫星导航系统。
本发明还提供一种应用所述晶振频率修正方法的卫星导航接收装置。
更进一步，所述卫星导航系统为北斗二代卫星导航系统、或者兼容北斗二代卫星导航系统的双模/多模卫星导航系统以及双模/多模混合卫星导航系统。
本发明还提供一种卫星导航接收装置的晶振频率频偏测试方法，所述方法包括，将导航卫星信号模拟器设置为卫星信号没有多普勒频移的静止场景；接收装置以晶振频率捕获并跟踪所述测试信号；接收装置根据捕获跟踪的所述测试信号的多普勒频移来估算晶振的频率偏差
Figure 840236DEST_PATH_IMAGE002
。
采用本发明的技术方案后，这种晶振频率自动识别及修正方法，既从一定程度上规避了由于晶振受环境温度影响以及年老化问题的影响，可以适应晶振一直在漂移变化的特点，也可以实现对晶振的频偏快速识别。软件修正的时候不是考虑频率的覆盖范围，固定修正某个频率值。这种自适应修正的方法，可以使晶振的频率更加准确，也就更快更准确的捕获跟踪上了卫星。在批量生产的卫星导航授时设备中，这种方法的应用可以简化软件版本，一个软件版本兼顾不同频率偏差晶振的离散性问题，在生产时可以简化测试步骤，提高生产效率，又提高了产品的质量。
附图说明
图1是一种卫星导航装置快速自动识别晶振频率以及修正的系统图；
图2为本发明的软件处理流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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是是一种卫星导航装置快速自动识别晶振频率以及修正的系统图。天线101接收到卫星信号，射频前端102在晶振103作用下解调出中频信号送到基带处理单元111，其中包括晶振频率自动识别及修正单元104，数据存储单元110，以及根据识别修正的晶振频率进行捕获跟踪的捕获通道106，跟踪通道107，然后定位解算用户坐标113根据得到的数据解算出用户坐标。捕获通道106包括N1个捕获通道,跟踪通道107包括了N2个跟踪通道。基带处理单元111还包括嵌入式处理器105，复位模块112，此外，还有电源接口109，输入输出接口108，其中电源接口109用于获得外部的供电，并为射频前端供电，输入输出接口113用于对外输出数据，以及自身控制程序的更新。
多普勒频偏是信号发送方和接收方的相对运动引起的，如果发送方和接收方相对静止多普勒频移应该为0。因此导航装置在静止状态下对地球静止轨道卫星进行跟踪理论上是没有多普勒频移的，或者导航装置在信号模拟器设置为卫星信号没有多普勒频移的静止场景下，如果软件检测到实际存在多普勒频偏则可以认为是由晶振偏差造成的。
因此本发明基于以上原理，卫星导航可以根据捕获跟踪与接收机相对静止的GEO（Geostationary earth obit,相对地球静止轨道）卫星就可以估算出本身实际晶振的频偏。图2为本发明的软件处理流程。步骤201表示卫星导航装置以晶振频率
Figure 870509DEST_PATH_IMAGE001
捕获并跟踪地球静止轨道同步卫星。步骤202表示导航装置根据捕获跟踪的相对接收机静止的导航卫星的多普勒频移来估算晶振的频率偏差
Figure 966641DEST_PATH_IMAGE002
。接收机通过天线接收到的卫星信号经过射频模块下变频成为数字中频信号，如果晶振的频率是标称频率
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，我们已知天上卫星的实际载波频率为
Figure 488364DEST_PATH_IMAGE006
,那么经过下变频得到的中频信号频率
Figure DEST_PATH_IMAGE007
应该为
Figure 415869DEST_PATH_IMAGE008
，N为射频芯片对晶振频率的倍频系数，中频信号的频率
Figure 367776DEST_PATH_IMAGE007
应该也是标准的中频信号频率。接收机基带部分从数字中频信号中捕获跟踪卫星并解调出导航电文，捕获跟踪通道在一定频率范围内进行卫星搜索，也就是要再生成中频信号的载波频率
Figure 951204DEST_PATH_IMAGE007
。当捕获跟踪卫星成功时基带的再生频率为
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，其中
Figure 76286DEST_PATH_IMAGE010
为多普勒频移。由于地球静止轨道的同步卫星相对于静止状态下的接收机本身的多普勒频移近似为零，如果基带捕获跟踪地球静止轨道卫星时存在多普勒频移就可以近似认为是晶振频率偏差产生的多普勒频移，然后反推折算为晶振的频率偏移量，
Figure 2011102360826100002DEST_PATH_IMAGE011
。步骤203表示软件根据估算出的晶振频率偏差
Figure 123876DEST_PATH_IMAGE002
来决定是否需要对现有的频率
Figure 433635DEST_PATH_IMAGE001
进行修正。步骤204表示如果估算出的晶振频率偏差
Figure 317408DEST_PATH_IMAGE002
大于设定的频率修正门限，如5Hz，就判断需要对现在的晶振频率
Figure 370815DEST_PATH_IMAGE001
进行修正，就将估算的晶振频率偏差
Figure 272912DEST_PATH_IMAGE002
存下来，否则就不存储。步骤205表示软件利用存储下来的晶振频率偏差
Figure 753572DEST_PATH_IMAGE002
去修正晶振频率
Figure 861992DEST_PATH_IMAGE001
。步骤206表示卫星导航装置采用修正后的晶振频率
Figure 719090DEST_PATH_IMAGE003
（
Figure 475693DEST_PATH_IMAGE004
）捕获跟踪卫星。
本发明适用于多种卫星导航系统，如：北斗二代卫星导航系统、或者兼容北斗二代卫星导航系统的双模/多模卫星导航系统以及双模/多模混合卫星导航系统。此外，本发明还适合双模/多模卫星导航系统以及双模/多模混合卫星导航系统。此外，如果有其他卫星导航系统包括了地球静止轨道卫星，也可以适用本方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种卫星导航接收装置的晶振频率修正方法，其特征在于，所述方法包括，
接收装置以晶振频率                                                
Figure 594356DEST_PATH_IMAGE001
捕获并跟踪地球静止轨道同步导航卫星；
接收装置根据捕获跟踪的相对接收装置静止的导航卫星的多普勒频移来估算晶振的频率偏差
Figure 701989DEST_PATH_IMAGE002
；
接收装置利用晶振频率偏差
Figure 97199DEST_PATH_IMAGE002
去修正晶振频率
Figure 456111DEST_PATH_IMAGE001
；
接收装置采用修正后的晶振频率
Figure 606470DEST_PATH_IMAGE003
（
Figure 873503DEST_PATH_IMAGE004
）捕获跟踪卫星。
2.如权利要求1所述的晶振频率修正方法，其特征在于，所述方法还包括，接收装置存储晶振频率偏差
Figure 885453DEST_PATH_IMAGE002
。
3.如权利要求1至2中任意一项所述的晶振频率修正方法，其特征在于，所述卫星导航系统为北斗二代卫星导航系统、或者兼容北斗二代卫星导航系统的双模/多模卫星导航系统以及双模/多模混合卫星导航系统。
4.一种应用权利要求1所述晶振频率修正方法的卫星导航接收装置。
5.如权利要求4所述的卫星导航接收装置，其特征在于，所述卫星导航系统为北斗二代卫星导航系统、或者兼容北斗二代卫星导航系统的双模/多模卫星导航系统以及双模/多模混合卫星导航系统。
6.一种卫星导航接收装置的晶振频率频偏测试方法，其特征在于，所述方法包括，
将导航卫星信号模拟器设置为卫星信号没有多普勒频移的静止场景；
接收装置以晶振频率捕获并跟踪所述测试信号；
接收装置根据捕获跟踪的所述测试信号的多普勒频移来估算晶振的频率偏差。
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