CN103278831A - 一种基于北斗的多制式信号检测装置及其切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于北斗的多制式信号检测装置，包括射频天线、与射频天线连通的射频信号处理芯片、与所述的射频信号处理芯片连通的多制式信号射频时间复用控制单元和多制式信号基带处理单元；以及分别与所述的多制式信号射频时间复用控制单元和多制式信号基带处理单元连通的多制式信号连续测量主控中心。本发明增加了北斗导航终端在卫星信号不强、与卫星间有遮挡物、2G/3G移动通信信号屏蔽、北斗导航终端移动速度过快等恶劣应用场景下的信号可靠性；降低了对北斗卫星信号的要求，提高了北斗导航终端的自适应和服务能力，改善了北斗导航终端的用户体验；且提高了导航信号不稳定情况下的定位精度，以及地理位置信息获得的连续性。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够提高基于北斗的导航终端信号检测的连续性以及导航精度的多制式信号切换装置及切换方法，属于导航技术领域。
背景技术
卫星定位技术的主要原理为在地面待定位置上安置GPS接收机，同一时刻接收4颗以上GPS卫星发射的信号。通过一定的方法测定这4颗以上卫星在此瞬间的位置以及它们分别至该接收机的距离，据此利用距离交会法解算出测试点的位置及接收机钟差。
北斗卫星导航系统﹝BeiDou Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。截至目前，北斗卫星导航系统共发射16颗北斗导航卫星，开始向亚太大部分地区提供正式服务。
北斗卫星导航系统预计到2020 年，计划建成由5 颗静止轨道和30 颗非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统，现在共已发射16颗导航卫星，尚不能达到全覆盖和高精度导航定位，另外由于北斗导航系统地面段的建设仍在进行，依靠地面站传输和调校的多种导航定位信息尚有待完善，致使目前北斗导航终端为用户带来的定位导航功能体验并不够好，主要体现在覆盖范围不够广、可用性不够高、连续性较差和导航定位精度不够等方面。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够显著提高导航精度和信号检测灵敏度的基于北斗的多制式信号检测装置及其切换方法。
为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：
一种基于北斗的多制式信号检测装置，其特征在于，包括：
用于接收无线信号的射频天线；
与射频天线连通，用于对射频天线接收到的无线信号进行射频处理的射频信号处理芯片；
与所述的射频信号处理芯片连通，根据接收到的连续测量策略、以时间复用的方式对射频信号处理芯片进行配置，同时控制射频信号处理芯片在不同的时间测量和接收无线信号的多制式信号射频时间复用控制单元；
与所述的射频信号处理芯片连通，用于对射频信号处理芯片输出的基带信号进行指定制式的基带信号处理并输出对应制式信号质量评估结果的多制式信号基带处理单元；
分别与所述的多制式信号射频时间复用控制单元和多制式信号基带处理单元连通，用于向所述的多制式信号射频时间复用控制单元分发连续测量策略，以及向所述的多制式信号基带处理单元分发测量控制信息的多制式信号连续测量主控中心。
进一步，所述的无线信号包括北斗信号、GPS信号、惯性导航信号和2G/3G移动通信信号。
而所述的多制式信号基带处理单元包括北斗信号基带处理单元、GPS信号基带处理单元和2G/3G移动通信信号基带处理单元。
一种基于北斗的多制式信号切换方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤1、利用基于北斗的多制式信号检测装置将无线信号处理成基带信号，作为输入，然后进入步骤2；
步骤2、检测北斗信号强度，并判断北斗信号强度是否大于进入门限，如果北斗信号强度大于进入门限，则进入步骤3，如果北斗信号强度小于或等于进入门限，则进入步骤5；
步骤3，对来自多制式信号基带处理单元的北斗信号进行处理，然后进入步骤4；
步骤4，通知多制式信号连续测量主控中心在信号检测周期之外的所有时间均用于北斗信号接收，本次导航结束之后重新进入步骤2，进行北斗信号强度判断；
步骤5、判断北斗信号是否小于退出门限，如果大于或等于退出门限，则进入步骤2，继续判断北斗信号强度是否大于进入门限，如果北斗信号强度小于退出门限，则进入步骤6；
步骤6、判断GPS信号强度是否大于进入门限，如果GPS信号强度大于进入门限，则进入步骤7，如果GPS信号强度小于或等于进入门限，则进入步骤9；
步骤7，对来自多制式信号基带处理单元的GPS信号进行处理，之后进入步骤8；
步骤8，将通知多制式信号连续测量主控中心在信号检测周期之外的所有时间均用于GPS信号接收，本次导航结束之后重新进入步骤2，进行北斗信号强度判断；
步骤9，判断GPS信号是否小于退出门限，如果大于或等于退出门限，则进入步骤6，继续判断GPS信号强度是否大于进入门限，如果GPS信号强度小于退出门限，则进入步骤10；
步骤10，判断2G/3G移动通信信号强度是否大于进入门限，如果2G/3G信号强度大于进入门限，则进入步骤11，如果2G/3G信号强度小于或等于进入门限，则进入步骤13；
步骤11、对来自多制式信号基带处理单元的2G/3G移动通信信号进行处理，之后进入步骤12；
步骤12、通知多制式信号连续测量主控中心在信号检测周期之外的所有时间均用于2G/3G移动通信信号接收，本次导航结束之后重新进入步骤2，进行北斗信号强度判断；
步骤13、判断2G/3G移动通信信号是否小于退出门限，如果大于或等于退出门限，则进入步骤10，继续判断GPS信号强度是否大于进入门限，如果GPS信号强度小于退出门限，则进入步骤14；
步骤14、进入惯性导航状态，然后进入步骤15；
步骤15、进入惯性导航状态后，基于惯性导航系统，以及上一次的定位信息，计算当前的地理位置信息，进行导航，本次导航结束后，进入步骤2，重新进行北斗信号强度的判断。
本发明的有益效果是：本发明增加了北斗导航终端在卫星信号不强、北斗导航终端与卫星间有遮挡物、2G/3G移动通信信号屏蔽、北斗导航终端移动速度过快等恶劣应用场景下的信号可靠性；降低了对北斗卫星信号的要求，提高了北斗导航终端的自适应能力和服务能力，改善了北斗导航终端的用户体验；且提高了导航信号不稳定情况下的定位精度，以及地理位置信息获得的连续性。
附图说明
图 1 为本发明所述的一种基于北斗的多制式信号检测装置的结构示意图；
图 2 为本发明所述的一种基于北斗的多制式信号切换方法的流程图。
图中主要附图标记含义为：
a、射频天线 b、射频信号处理芯片
c、多制式信号射频时间复用控制单元
d、多制式信号基带处理单元
e、多制式信号连续测量主控中心。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明进行具体的介绍。
图 1 为本发明所述的一种基于北斗的多制式信号检测装置的结构示意图。
如图1所示：一种基于北斗的多制式信号检测装置，包括：用于接收无线信号的射频天线a；与射频天线a连通，用于对射频天线a接收到的无线信号进行射频处理的射频信号处理芯片b；与所述的射频信号处理芯片b连通，根据接收到的连续测量策略、以时间复用的方式对射频信号处理芯片b进行配置，同时控制射频信号处理芯片b在不同的时间测量和接收无线信号的多制式信号射频时间复用控制单元c；与所述的射频信号处理芯片b连通，用于对射频信号处理芯片b输出的基带信号进行指定制式的基带信号处理并输出对应制式信号质量评估结果的多制式信号基带处理单元d；分别与所述的多制式信号射频时间复用控制单元c和多制式信号基带处理单元d连通，用于向所述的多制式信号射频时间复用控制单元c分发连续测量策略，以及向所述的多制式信号基带处理单元d分发测量控制信息的多制式信号连续测量主控中心e。
在本实施方式中，所述的无线信号包括北斗信号、GPS信号、惯性导航信号和2G/3G移动通信信号。而所述的多制式信号基带处理单元d包括北斗信号基带处理单元、GPS信号基带处理单元和2G/3G移动通信信号基带处理单元。
上述的基于北斗的多制式信号检测装置对多制式信号的测量方法为：
所述的多制式信号连续测量主控中心e向多制式信号射频时间复用控制单元c分发连续测量策略，告知多制式信号射频时间复用控制单元c需以T1周期对北斗信号进行测量，测量长度为t1；以T2周期对GPS信号进行测量，测量长度为t2；以T3周期对2G/3G移动通信信号进行测量，测量长度为t3。
同时，所述的所述的多制式信号连续测量主控中心e向所述的多制式信号基带处理单元d分发测量控制信息，告知所述的多制式信号基带处理单元d以T1周期对北斗信号进行基带信号处理，测量长度为t1；以T2周期对GPS信号进行基带信号处理，测量长度为t2；以T3周期对2G/3G移动通信信号进行基带信号处理，测量长度为。
所述的多制式信号射频时间复用控制单元c接收来自多制式信号连续测量主控中心e分发的连续测量策略，并以时间复用的方式对射频信号处理芯片b进行配置，通知射频信号处理芯片b以T1周期对北斗信号进行测量，将射频频点调整到北斗频段，并进行持续时间为t1的接收；以T2周期对GPS信号进行测量，将射频频点调整到GPS频段，并进行持续时间为t2的接收；以T3周期对2G/3G移动通信信号进行测量，将射频频点调整到2G/3G移动通信频段，并进行持续时间为t3的接收。
所述的射频信号处理芯片b根据多制式信号射频时间复用控制单元c的连续测量策略，调整自己的芯片配置，以T1周期对北斗信号进行测量，将射频频点调整到北斗频段，并进行持续时间为t1的接收，将接收到的射频信号进行A/D处理并分发到多制式信号基带处理单元d；以T2周期对GPS信号进行测量，将射频频点调整到GPS频段，并进行持续时间为t2的接收，将接收到的射频信号进行A/D处理并分发到多制式信号基带处理单元d；以T3周期对北斗信号进行测量，将射频频点调整到2G/3G移动通信频段，并进行持续时间为t3的接收，将接收到的射频信号进行A/D处理并分发到多制式信号基带处理单元d。
而所述的多制式信号基带处理单元d接收来自多制式信号连续测量主控中心e分发的测量控制信息，调整自己的定时关系，并对来自射频信号处理芯片b的数据进行基带处理，即以T1周期对来自射频信号处理芯片b的数据进行分发，并交由北斗信号基带处理模块进行基带处理，将相关结果记录；以T2周期对来自射频信号处理芯片b的数据进行分发，并交由GPS信号基带处理模块进行基带处理，将相关结果记录；以T3周期对来自射频信号处理芯片b的数据进行分发，并交由2G/3G移动通信信号基带处理模块进行基带处理，将相关结果记录。
此外，所述的射频天线a则主要负责对所有无线信号进行接收，并传输给射频信号处理芯片b。
图 2 为本发明所述的一种基于北斗的多制式信号切换方法的流程图。
如图2所示：一种基于北斗的多制式信号切换方法，包括以下步骤:
步骤1、利用基于北斗的多制式信号检测装置将无线信号处理成基带信号，作为输入，然后进入步骤2；
步骤2、检测北斗信号强度，并判断北斗信号强度是否大于进入门限，如果北斗信号强度大于进入门限，则进入步骤3，如果北斗信号强度小于或等于进入门限，则进入步骤5；
步骤3，对来自多制式信号基带处理单元d的北斗信号进行处理，然后进入步骤4；
步骤4，通知多制式信号连续测量主控中心e在信号检测周期之外的所有时间均用于北斗信号接收，本次导航结束之后重新进入步骤2，进行北斗信号强度判断；
步骤5、判断北斗信号是否小于退出门限，如果大于或等于退出门限，则进入步骤2，继续判断北斗信号强度是否大于进入门限，如果北斗信号强度小于退出门限，则进入步骤6；
步骤6、判断GPS信号强度是否大于进入门限，如果GPS信号强度大于进入门限，则进入步骤7，如果GPS信号强度小于或等于进入门限，则进入步骤9；
步骤7，对来自多制式信号基带处理单元d的GPS信号进行处理，之后进入步骤8；
步骤8，将通知多制式信号连续测量主控中心e在信号检测周期之外的所有时间均用于GPS信号接收，本次导航结束之后重新进入步骤2，进行北斗信号强度判断；
步骤9，判断GPS信号是否小于退出门限，如果大于或等于退出门限，则进入步骤6，继续判断GPS信号强度是否大于进入门限，如果GPS信号强度小于退出门限，则进入步骤10；
步骤10，判断2G/3G移动通信信号强度是否大于进入门限，如果2G/3G信号强度大于进入门限，则进入步骤11，如果2G/3G信号强度小于或等于进入门限，则进入步骤13；
步骤11、对来自多制式信号基带处理单元d的2G/3G移动通信信号进行处理，之后进入步骤12；
步骤12、通知多制式信号连续测量主控中心e在信号检测周期之外的所有时间均用于2G/3G移动通信信号接收，本次导航结束之后重新进入步骤2，进行北斗信号强度判断；
步骤13、判断2G/3G移动通信信号是否小于退出门限，如果大于或等于退出门限，则进入步骤10，继续判断GPS信号强度是否大于进入门限，如果GPS信号强度小于退出门限，则进入步骤14；
步骤14、进入惯性导航状态，然后进入步骤15；
步骤15、进入惯性导航状态后，基于惯性导航系统，以及上一次的定位信息，计算当前的地理位置信息，进行导航，本次导航结束后，进入步骤2，重新进行北斗信号强度的判断。
本发明按照上述实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于北斗的多制式信号检测装置，其特征在于，包括：
用于接收无线信号的射频天线；
与射频天线连通，用于对射频天线接收到的无线信号进行射频处理的射频信号处理芯片；
与所述的射频信号处理芯片连通，根据接收到的连续测量策略、以时间复用的方式对射频信号处理芯片进行配置，同时控制射频信号处理芯片在不同的时间测量和接收无线信号的多制式信号射频时间复用控制单元；
与所述的射频信号处理芯片连通，用于对射频信号处理芯片输出的基带信号进行指定制式的基带信号处理并输出对应制式信号质量评估结果的多制式信号基带处理单元；
分别与所述的多制式信号射频时间复用控制单元和多制式信号基带处理单元连通，用于向所述的多制式信号射频时间复用控制单元分发连续测量策略，以及向所述的多制式信号基带处理单元分发测量控制信息的多制式信号连续测量主控中心。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗的多制式信号检测装置，其特征在于，所述的无线信号包括北斗信号、GPS信号、惯性导航信号和2G/3G移动通信信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于北斗的多制式信号检测装置，其特征在于，所述的多制式信号基带处理单元包括北斗信号基带处理单元、GPS信号基带处理单元和2G/3G移动通信信号基带处理单元。
4.一种基于北斗的多制式信号切换方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤1：利用基于北斗的多制式信号检测装置将无线信号处理成基带信号，作为输入，然后进入步骤2；
步骤2：检测北斗信号强度，并判断北斗信号强度是否大于进入门限，如果北斗信号强度大于进入门限，则进入步骤3，如果北斗信号强度小于或等于进入门限，则进入步骤5；
步骤3：对来自多制式信号基带处理单元的北斗信号进行处理，然后进入步骤4；
步骤4：通知多制式信号连续测量主控中心在信号检测周期之外的所有时间均用于北斗信号接收，本次导航结束之后重新进入步骤2，进行北斗信号强度判断；
步骤5：判断北斗信号是否小于退出门限，如果大于或等于退出门限，则进入步骤2，继续判断北斗信号强度是否大于进入门限，如果北斗信号强度小于退出门限，则进入步骤6；
步骤6：判断GPS信号强度是否大于进入门限，如果GPS信号强度大于进入门限，则进入步骤7，如果GPS信号强度小于或等于进入门限，则进入步骤9；
步骤7：对来自多制式信号基带处理单元的GPS信号进行处理，之后进入步骤8；
步骤8：将通知多制式信号连续测量主控中心在信号检测周期之外的所有时间均用于GPS信号接收，本次导航结束之后重新进入步骤2，进行北斗信号强度判断；
步骤9：判断GPS信号是否小于退出门限，如果大于或等于退出门限，则进入步骤6，继续判断GPS信号强度是否大于进入门限，如果GPS信号强度小于退出门限，则进入步骤10；
步骤10：判断2G/3G移动通信信号强度是否大于进入门限，如果2G/3G信号强度大于进入门限，则进入步骤11，如果2G/3G信号强度小于或等于进入门限，则进入步骤13；
步骤11：对来自多制式信号基带处理单元的2G/3G移动通信信号进行处理，之后进入步骤12；
步骤12：通知多制式信号连续测量主控中心在信号检测周期之外的所有时间均用于2G/3G移动通信信号接收，本次导航结束之后重新进入步骤2，进行北斗信号强度判断；
步骤13：判断2G/3G移动通信信号是否小于退出门限，如果大于或等于退出门限，则进入步骤10，继续判断GPS信号强度是否大于进入门限，如果GPS信号强度小于退出门限，则进入步骤14；
步骤14：进入惯性导航状态，然后进入步骤15；
步骤15：进入惯性导航状态后，基于惯性导航系统，以及上一次的定位信息，计算当前的地理位置信息，进行导航，本次导航结束后，进入步骤2，重新进行北斗信号强度的判断。
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