CN103399329B - 一种gnss接收机及其中频数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全球卫星定位系统接收机及其中频数据处理方法，属于全球卫星定位系统的接收机技术领域。该全球卫星定位系统接收机包括中频数据压缩、中频数据存储、中频数据读取、中频数据解压缩、中频数据处理五个部分。由于GNSS无线电信号要经过大气层的传输，其到达地面时的信号强度已经十分微弱，GNSS接收机需要处理足够长的中频数据才能搜索到卫星信号。存储GNSS中频数据并结合并行信号处理的方法可以大大缩短卫星信号搜索的时间。但是，中频数据会占用较大的存储电路，这就限制了该方法在实际中的应用。本发明通过对中频数据进行压缩和解压缩处理，可以减小中频数据的存储大小，降低整个GNSS接收机成本与功耗。
Description
技术领域
本发明涉及全球卫星定位系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)的接收机技术领域，尤其是一种GNSS接收机及其中频数据处理方法。
背景技术
全球导航卫星系统是所有全球导航卫星系统及其增强系统的集合名词，是利用全球的所有导航卫星所建立的覆盖全球的全天侯无线电导航系统。目前，GNSS包含了美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的COMPASS(北斗)、欧盟的GALILEO系统，SBAS广域差分系统，DORIS星载多普勒无线电定轨定位系统，QZSS准天顶卫星系统，GAGAN GPS静地卫星增强系统等，可用的卫星数目达到100颗以上。以下针对四个主要的全球导航卫星系统进行介绍。
1.GPS系统
GPS卫星定位系统(Global Positioning Satellite)是由美国开发并运营的卫星系统。该系统可以向具有适当接收机设备的全球范围内的用户提供精确、连续的三维位置和速度信息。GPS卫星星座由6个轨道面上的24颗卫星组成，每一个平面上包括4颗卫星。系统利用单向到达时间测距的概念，使卫星以高精度的星载原子频率标准做基准进行发射，而星载原子频标是与GPS时间基准同步的。卫星采用码分多址的技术在两个频率上广播测距码和导航数据，也即L1(1575.42MHz)和L2(1227.6MHz)。
GPS信号采用直接序列扩频(DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum)和二进制相移键控(BPSK，Binary Phase Shift Keying)的调制方式。在L1频率的信号由C/A码和P码两个PRN(伪随机)码调制。C/A码的码速率是1.023MHz，采用长度为1023的GOLD码，每颗卫星对应于一个C/A码。而P码的码速率是10.23MHz，其只能为PPS用户所用(主要面向军用)。GPS PRN码具有良好的自相关和互相关特性，这决定了用户接收机可以通过选择本地码与接收码序列进行相关运算来分辨到底是哪颗卫星。
GPS的导航电文速率为每秒50比特。它由5个子帧共1500比特组成，每个子帧300比特。每一个子帧本身由10个30比特的字组成。导航电文中每一个字的最后6个比特用于奇偶校验，以便为用户设备提供解调时检测比特错误的能力。在正常的工作模式下，导航数据在2小时的时间内重复广播。子帧1包含了GPS星期数、卫星精度、健康数据和时钟校正等。子帧2和子帧3包含了星历参数。子帧4和子帧5包含卫星健康数据、特殊电文、卫星配置标志、电离层和UTC数据以及1-32颗卫星的历书。历书是卫星星历参数的简化子集，寿命为一周，每12.5分钟广播一次。
GPS接收机计算用户位置需要已知四颗卫星的星历信息和四颗卫星到用户的距离。这个距离是通过计算PN码的传输时间来获得的。由于GPS信号发射时刻和本地时刻起点不同，因此只能得到一个伪距。通过后续的迭代运算，可以得到这个起始时刻的差别，进而得到卫星到用户的真实距离。
2.GLONASS系统
GLONASS是Global Navigation Satellite System(全球导航卫星系统)的字头缩写，是前苏联从80年代初开始建设的与美国GPS系统相类似的卫星定位系统，也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。现在由俄罗斯空间局管理。
GLONASS系统的卫星星座由24颗卫星(目前在轨17颗卫星)组成，均匀分布在3个近圆形的轨道平面上，每个轨道面8颗卫星，轨道高度19100公里，运行周期11小时15分，轨道倾角64.8°。由于GLONASS卫星的轨道倾角大于GPS轨道倾角，所以在高纬度地区(50度以上)的可视性较好。
GLONASS卫星向空间发射两种载波信号。L1频率为1.602-1.616MHZ，L2频率为1.246-1.256MHZ，L1为民用，L1和L2为军用。各卫星之间的识别方法采用频分复用(FDMA)，L1频道间隔0.5625MHZ，L2频道间隔0.4375MHZ。FDMA占用频段较宽，24个卫星的L1频段占用约14MHZ。GLONASS也是采用直接序列扩频(DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum)和二进制相移键控(BPSK，Binary Phase Shift Keying)的调制方式。在L1频率的信号由ML码和P码两个PRN(伪随机)码调制。ML码的码速率是0.511MHz，码长度为511，周期为1ms。而P码的码速率是5.11MHz。
GLONASS信号的导航电文速率为每秒50比特。导航电文由周期为2s的字符串构成。每周期的头1.7s(每个字符串的开头)发送85bit的导航数据，最后0.3s(每个字符串的末尾)发送时间标。超帧的周期为2.5min，由5个帧组成。帧周期为30s，由15个字符串组成。字符串的周期为2s。
GLONASS系统的定位原理和GPS系统类似，其都是通过计算卫星到用户距离和获取卫星星历信息来计算用户位置的。具体原理可以参考导航类文章，这里不再赘述。
3.GALILEO系统
GALILEO卫星定位系统是由欧洲各国发起的全球卫星定位系统。作为起步较晚的全球卫星导航系统，GALILEO系统的研制起点也较高，运用了一系列当前卫星技术的最新成果。GALILEO系统由三个轨道面上的30颗卫星组成。每个轨道有9颗卫星和1颗备用卫星。GALILEO系统将在频率范围1164-1215MHz(E5频段)、1260-1300MHz(E6频段)和1559-1592MHz(E2-L1-E1)上提供六种导航信号，分别记作：L1F、L1P、E6C、E6P、E5a和E5b。其中L1F、E5a和E5b是可以公开访问的信号，其均由一个数据通道和一个导航通道组成。
GALILEO信号格式较多，以L1F信号为例，说明如下：L1F信号采用BOC(1，1)调制方式，码速率为1.023MHz，码长为2046。数据和导频通道的符号速率为每秒250比特。
GALILEO系统完整的导航电文以超帧序列的形式在每个数据通道上传输。一个超帧由若干个帧组成，一个帧又由若干个子帧组成。子帧是组成导航电文的基本结构，包含以下几个部分：同步字、用于检错的循环冗余校验位及用于FEC编码器的尾比特。所有子帧通过速率减半的卷积FEC编码和块交织的方式来保护，然后所产生的符号序列和相应的PRN码进行相加，用来调制导航信号分量。
COMPASS系统
北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BDS)，是继美全球定位系统(GPS)和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。
北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。
北斗2代信号采用直接序列扩频(DSSS，Direct Sequence SpreadSpectrum)和正交相移键控(QPSK，Quadrature Phase Shift Keying)的调制方式。已公布的频点B1为1561.098MHz，采用周期为1ms，码长为2046的GOLD码。根据速率和结构不同，导航电文分为D1导航电文和D2导航电文。D1导航电文速率为50bps，并调制有速率为1kbps的二次编码，内容包含基本导航信息(本卫星基本导航信息、全部卫星历书信息、与其它系统时间同步信息)；D2导航电文速率为500bps，内容包含基本导航信息和增强服务信息(北斗系统的差分及完好性信息和格网点电离层信息)。
北斗系统的定位原理和GPS系统类似，其都是通过计算卫星到用户距离和获取卫星星历信息来计算用户位置的。具体原理可以参考导航类文章，这里不再赘述。
目前，一般的GNSS接收机由天线、射频电路、基带处理电路组成。有的GNSS接收机还配有外部FLASH及RAM等。基带处理电路是整个接收机的核心。传统的GNSS接收机基带处理电路一般包括：嵌入式处理器及其内部总线、片内RAM、片内FLASH、数字信号处理电路、时钟产生电路以及各种外设接口电路等。代表产品有SiRFStarIVGSD4e和U-Blox6010系列芯片。
图1为现有技术中GNSS接收机的结构示意图。如图1所示，GNSS接收机包括天线101、射频电路102和基带电路103，其中基带电路103由中频数据存储电路104、存储器105、中频数据读取电路106和中频数字信号处理电路107构成。天线101接收到GNSS卫星信号后将信号送入射频电路102，射频电路102对信号进行下变频操作得到中频信号，再通过自身的模数转换器ADC电路(一般射频电路均集成ADC电路，例如Maxim公司的MAX2769芯片)将该中频信号转换为数字中频信号，并输出给基带电路103。基带电路103接收到该数字中频信号后可以直接将该数字中频信号送给数字中频信号处理107(代表产品为ZARLINK的GP4020GPS基带处理芯片)，或者也可以将该数字中频信号经过数字中频存储电路104、存储器105、中频数据读取电路106后再进入数字中频信号处理电路107(代表产品为SiRFStarIIIGSD3t)。采用预先存储中频数据的优点是可以充分利用大规模数字并行处理电路快速的进行GNSS信号的搜索(参考专利US20110102258A1)，相对于传统的实时信号处理方法，其等效相关器数量可以达到几十万甚至上百万(参考SiRFStarIVGSD4e和U-Blox6010)。
随着GNSS技术的发展，高灵敏度的接收机已经成为一种发展趋势，目前的GNSS接收机可以达到-165dBm的跟踪灵敏度与-163dBm的捕获灵敏度(参考MTK公司MT3339芯片)，而为了获得高灵敏度必然要求处理更长的中频数据用以获得信噪比增益。预先存储中频数据然后再快速处理的方法具有很多优点，但是由于存储中频信号数据量大，往往需要较大的存储器，对于移动设备特别是消费类电子产品而言，成本和功耗是最为敏感的两个指标，大容量的存储器必然带来成本和功耗的上升。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明针对传统的GNSS接收机基带处理电路，由于存储中频数据占据了不小的面积，而且随着系统的复杂性不断提升，存储中频数据量越来越大，使得芯片的功耗和成本居高不下，本发明提供了一种GNSS接收机及其中频信号处理方法可以减小存储器的消耗，降低整个基带处理电路的成本和功耗。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种全球卫星定位系统接收机，该接收机由天线301、射频电路302和基带电路303构成，该基带电路303由中频数据压缩电路304、中频数据存储电路305、存储器306、中频数据读取电路307、中频数据解压缩电路308及中频数字信号处理电路107构成，其中：天线301，用于将接收到的GNSS卫星信号送入射频电路302；射频电路302，用于对该卫星信号进行下变频操作得到中频信号，再通过自身的模数转换器ADC电路将中频信号转换为数字中频信号并输出给基带电路303；基带电路303，在接收到该数字中频信号后直接将该数字中频信号送给数字中频信号处理电路107，或者将该数字中频信号依次经过中频数据压缩电路304、中频数据存储电路305、存储器306、中频数据读取电路307及中频数据解压缩电路308后再送入数字中频信号处理电路107；数字中频信号处理107用于完成GNSS卫星信号的捕获、跟踪以及用户位置的计算，最终将计算结果通过自身的接口电路212提供给用户。
上述方案中，所述中频数据压缩电路304用于对GNSS中频数据进行压缩处理，该GNSS中频数据来自于射频电路302提供的中频数据或者是经前端滤波器201处理后输出的中频数据。所述中频数据压缩电路304采用的压缩方法是任意一种信源编码压缩方法或者是两种及以上信源编码压缩方法的组合。所述中频数据压缩电路304采用的实现方法是专用的硬件电路或者是中频数据处理107中的嵌入式处理器207。
上述方案中，所述中频数据存储电路305，用于存储压缩后数据流，其具有与存储器306类型匹配的控制逻辑与接口时序。
上述方案中，所述中频数据读取电路307，用于读取存储器306中的数据，其具有与存储器306类型匹配的控制逻辑与接口时序。
上述方案中，所述中频数据解压缩电路308，用于对GNSS中频数据进行解压缩处理，其采用的解压缩与中频数据压缩电路304所采用的压缩方法对应，是中频数据压缩电路304所采用的压缩方法的反过程。所述中频数据解压缩308采用的实现方法是专用的硬件电路或者是中频数据处理107中的嵌入式处理器207。
上述方案中，所述中频数据处理107，用于处理中频数据解压缩电路308解压缩后的中频数据或者由射频电路302直接输入的中频数据，其通过对中频数据的处理能够得到各GNSS卫星的信息，进而通过嵌入式处理器207计算用户位置并将结果提供给用户。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种GNSS接收机中频数据处理方法，具体包括：天线301将接收到的GNSS卫星信号送入射频电路302；射频电路302对该卫星信号进行下变频操作得到中频信号，再通过自身的模数转换器ADC电路将中频信号转换为数字中频信号并输出给基带电路303；基带电路303在接收到该数字中频信号后直接将该数字中频信号送给数字中频信号处理电路107，或者将该数字中频信号依次经过中频数据压缩电路304、中频数据存储电路305、存储器306、中频数据读取电路307及中频数据解压缩电路308后再送入数字中频信号处理电路107；数字中频信号处理107用于完成GNSS卫星信号的捕获、跟踪以及用户位置的计算，最终将计算结果通过自身的接口电路212提供给用户。
上述方案中，所述中频数据压缩电路304用于对GNSS中频数据进行压缩处理，该GNSS中频数据来自于射频电路302提供的中频数据或者是经前端滤波器201处理后输出的中频数据。所述中频数据压缩电路304采用的压缩方法是任意一种信源编码压缩方法或者是两种及以上信源编码压缩方法的组合；所述中频数据压缩电路304采用的实现方法是专用的硬件电路或者是中频数据处理107中的嵌入式处理器207。
上述方案中，所述中频数据存储电路305用于存储压缩后数据流，其具有与存储器306类型匹配的控制逻辑与接口时序。
上述方案中，所述中频数据读取电路307用于读取存储器306中的数据，其具有与存储器306类型匹配的控制逻辑与接口时序。
上述方案中，所述中频数据解压缩电路308用于对GNSS中频数据进行解压缩处理，其采用的解压缩与中频数据压缩电路304所采用的压缩方法对应，是中频数据压缩电路304所采用的压缩方法的反过程。所述中频数据解压缩308采用的实现方法是专用的硬件电路或者是中频数据处理107中的嵌入式处理器207。
上述方案中，所述中频数据处理107用于处理中频数据解压缩电路308解压缩后的中频数据或者由射频电路302直接输入的中频数据，其通过对中频数据的处理能够得到各GNSS卫星的信息，进而通过嵌入式处理器207计算用户位置并将结果提供给用户。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过中频数据压缩304减小了中频数据的存储量，降低了存储器306的大小，其有利于减小整个基带电路的成本和功耗；同时，中频数据压缩304和中频数据解压缩308可以根据系统的结构灵活的选择硬件或软件的实现方式。当嵌入式处理器207处理能力足够强时，其可以采用软件的实现方式，仅仅需要适当增加嵌入式处理器207的代码容量即可，这种实现方法具有很高的灵活性。当中频数据压缩和解压缩方法较为简单时，可以采用硬件的实现方式，这种方法速度快，效率高。
2、本发明通过中频数据压缩和解压缩操作，降低了GNSS接收机基带电路内部的存储器大小。其有利于降低整个GNSS接收机的成本和功耗。
3、本发明通过中频数据压缩和解压缩操作，在基带电路存储器大小一定的前提下，可以增加GNSS中频数据的存储长度，而更长的中频数据可以改善GNSS接收机的性能，例如灵敏度指标。
4、本发明中的中频数据压缩和解压缩操作，可以根据系统的设计需求采用软件或者硬件的实现方式，具有很高的灵活性。
附图说明
图1为现有技术中GNSS接收机的结构示意图；
图2为GNSS接收机的中频数字信号处理电路结构示意图；
图3为本发明实施例中GNSS接收机的结构示意图；
图4为本发明实施例中GNSS接收机的一种工作流程图；
图5为本发明实施例中GNSS接收机的另一种工作流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图3所示，图3为本发明实施例的GNSS接收机的结构示意图，该接收机由天线301、射频电路302和基带电路303构成，该基带电路303由中频数据压缩电路304、中频数据存储电路305、存储器306、中频数据读取电路307、中频数据解压缩电路308及中频数字信号处理电路107构成，其中：天线301，用于将接收到的GNSS卫星信号送入射频电路302；射频电路302，用于对该卫星信号进行下变频操作得到中频信号，再通过自身的模数转换器ADC电路将中频信号转换为数字中频信号并输出给基带电路303；基带电路303，在接收到该数字中频信号后直接将该数字中频信号送给数字中频信号处理电路107，或者将该数字中频信号依次经过中频数据压缩电路304、中频数据存储电路305、存储器306、中频数据读取电路307及中频数据解压缩电路308后再送入数字中频信号处理电路107；数字中频信号处理107用于完成GNSS卫星信号的捕获、跟踪以及用户位置的计算，最终将计算结果通过自身的接口电路212提供给用户。
在基带电路303中，中频数据压缩电路304用于对GNSS中频数据进行压缩处理，该GNSS中频数据来自于射频电路302提供的中频数据或者是经前端滤波器201处理后输出的中频数据。中频数据压缩电路304采用的压缩方法是任意一种信源编码压缩方法或者是两种及以上信源编码压缩方法的组合。中频数据压缩电路304采用的实现方法是专用的硬件电路或者是中频数据处理107中的嵌入式处理器207。中频数据存储电路305，用于存储压缩后数据流，其具有与存储器306类型匹配的控制逻辑与接口时序。中频数据读取电路307，用于读取存储器306中的数据，其具有与存储器306类型匹配的控制逻辑与接口时序。中频数据解压缩电路308，用于对GNSS中频数据进行解压缩处理，其采用的解压缩与中频数据压缩电路304所采用的压缩方法对应，是中频数据压缩电路304所采用的压缩方法的反过程。中频数据解压缩308采用的实现方法是专用的硬件电路或者是中频数据处理107中的嵌入式处理器207。
如图2所示，图2为GNSS接收机的数字中频信号处理电路107的结构示意图。中频数据处理107用于处理中频数据解压缩电路308解压缩后的中频数据或者由射频电路302直接输入的中频数据，其通过对中频数据的处理能够得到各GNSS卫星的信息，进而通过嵌入式处理器207计算用户位置并将结果提供给用户。
10、根据权利要求1所述的全球卫星定位系统接收机，其特征在于，在基带电路303中，数字中频信号首先经过中频数据处理107中的前端滤波器201滤除带外干扰噪声，然后进入捕获电路202，当完成GNSS卫星信号的捕获后，前端滤波器201输出的数字中频信号通过跟踪电路203，跟踪电路203能够稳定的跟踪卫星信号，并将观测量信息提供给嵌入式处理器207；嵌入式处理器207用于负责整个芯片的控制和解算用户位置；嵌入式处理器207通过内部总线访问内部ROM 206、内部RAM 204、内部FLASH 205；同时，嵌入式处理器207还提供连接外部FLASH的接口，用于访问片外更大容量的存储器。嵌入式处理器207运行的程序位于ROM206内；FLASH 205中除了存储运行的程序代码外，还用于存储卫星星历信息、时间信息以及通道状态，以为下次启动提供先验信息。嵌入式处理器207计算得到的卫星信息和用户位置信息通过接口电路212中的一个接口提供给外部用户，该接口电路212包括UART接口208、SPI接口209、IIC接口210和USB接口211。
基于图3所示的GNSS接收机的结构示意图，本发明还提供了一种GNSS接收机中频数据处理方法，具体包括：
步骤1：天线301将接收到的GNSS卫星信号送入射频电路302；
步骤2：射频电路302对该卫星信号进行下变频操作得到中频信号，再通过自身的模数转换器ADC电路将中频信号转换为数字中频信号并输出给基带电路303；
步骤3：基带电路303在接收到该数字中频信号后直接将该数字中频信号送给数字中频信号处理电路107，或者将该数字中频信号依次经过中频数据压缩电路304、中频数据存储电路305、存储器306、中频数据读取电路307及中频数据解压缩电路308后再送入数字中频信号处理电路107；数字中频信号处理107用于完成GNSS卫星信号的捕获、跟踪以及用户位置的计算，最终将计算结果通过自身的接口电路212提供给用户。
再次参照图2和图3，天线301接收到GNSS卫星信号后将该卫星信号送入射频电路302，射频电路302对该卫星信号进行下变频操作得到中频信号，再通过自身的模数转换器ADC电路将中频信号转换为数字中频信号并输出给基带电路303。基带电路303接收到该数字中频信号后可以直接将该数字中频信号送给数字中频信号处理电路107，或者也可以将该数字中频信号依次经过中频数据压缩电路304、中频数据存储电路305、存储器306、中频数据读取电路307及中频数据解压缩电路308后再送入数字中频信号处理电路107。而中频数据压缩电路304处理的中频数据可以来源于射频电路302，或者也可以是来源于数字中频信号处理107中的前端滤波器201。数字中频信号处理107主要用来完成GNSS信号的捕获、跟踪以及用户位置的计算，最终将计算结果通过自身的接口电路212送给用户。由于前文已经对数字中频信号处理107进行了分析，这里就不再赘述。
数字中频信号首先经过前端滤波器201滤除带外干扰噪声，然后进入捕获电路202，当完成GNSS卫星信号的捕获后，前端滤波器201输出的数字中频信号经过跟踪电路203，跟踪电路203可以稳定的跟踪卫星信号，并将观测量信息提供给嵌入式处理器207。所述嵌入式处理器207负责整个芯片的控制和解算用户位置。嵌入式处理器207通过内部总线访问内部ROM 206、内部RAM 204、内部FLASH 205。所述嵌入式处理器207运行的程序位于ROM 206内；同时，嵌入式处理器207一般会提供连接外部FLASH的接口，用于访问片外更大容量的存储器。FLASH 205中除了存储运行的程序代码外，还用于存储卫星星历信息、时间信息以及通道状态等，这样可以为下次启动提供先验信息。嵌入式处理器207计算得到的卫星信息和用户位置信息通过接口电路212中的一种传送给外部用户，一般基带电路都提供UART接口208、SPI接口209、IIC接口210和USB接口211。这种数据格式一般采用NMEA-0183，即一种使用广泛的输出标准，一些导航芯片厂商也制定了自己专有的输出格式。
图4为本发明实施例的GNSS接收机的一种工作流程图。如图4所示，电路上电后首先对射频电路和基带电路进行复位操作401，然后基带电路完成初始化工作402。对于射频电路而言，其内部的电路工作需要有一个稳定过程，因此需要首先启动射频电路工作403，射频信号经过射频电路的下变频、滤波等操作后进入模数转换器ADC转换得到中频信号。前端滤波器对中频信号进行滤波操作404可以滤除带外的噪声干扰，这可以保证GNSS带内信号的质量。滤波后的信号首先经过中频数据压缩405(例如采用7z无损压缩方法)，压缩后的数据流通过中频数据存储406写入存储器。当中频数据存储量未达到预定值时，重复进行压缩和存储的过程，直到存储达到预设值为止。此后，基带电路在进行捕获或者跟踪操作的时候(需要使用中频数据)，会通过中频数据读取407获得存储器预先存储的中频数据，再经过中频数据解压缩操作408(例如7z解压缩方法)恢复中频数据，这时的中频数据就可以进行后续的信号处理409。通过中频数字信号处理409，基带电路可以完成对GNSS信号的捕获与跟踪操作，并根据提取出的观测信息计算用户的位置并将结果输出给用户。
图5为本发明另一实施例的GNSS接收机的工作流程图。其和图4所示工作流程的区别在于前端滤波器508是对于解压缩后的数据再进行滤波操作，而不是放在中频数据压缩504之前。由于前端滤波器的主要目的是滤除带外噪声干扰，因此安排在中频数据压缩之前或者是中频数据解压缩之后对于系统的影响不大。在某些GNSS基带接收机内部会采用嵌入式处理器207来实现前端滤波器的功能，这时，采用图5所示的GNSS接收机工作流程就比较合适。而另外一些GNSS接收机会采用专用的硬件电路来实现前端滤波器，这时，采用图4所示的GNSS接收机工作流程就比较适合。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种GNSS接收机，其特征在于，该接收机由天线(301)、射频电路(302)和基带电路(303)构成，该基带电路(303)由中频数据压缩电路(304)、中频数据存储电路(305)、存储器(306)、中频数据读取电路(307)、中频数据解压缩电路(308)及中频数字信号处理电路(107)构成，其中：
天线(301)，用于将接收到的GNSS卫星信号送入射频电路(302)；
射频电路(302)，用于对该卫星信号进行下变频操作得到中频信号，再通过自身的模数转换器ADC电路将中频信号转换为数字中频信号并输出给基带电路(303)；
基带电路(303)，在接收到该数字中频信号后直接将该数字中频信号送给中频数字信号处理电路(107)，或者将该数字中频信号依次经过中频数据压缩电路(304)、中频数据存储电路(305)、存储器(306)、中频数据读取电路(307)及中频数据解压缩电路(308)后再送入中频数字信号处理电路(107)；中频数字信号处理电路(107)用于完成GNSS卫星信号的捕获、跟踪以及用户位置的计算，最终将计算结果通过自身的接口电路(212)提供给用户。
2.根据权利要求1所述的GNSS接收机，其特征在于，所述中频数据压缩电路(304)用于对GNSS中频数据进行压缩处理，该GNSS中频数据来自于射频电路(302)提供的中频数据或者是经前端滤波器(201)处理后输出的中频数据。
3.根据权利要求2所述的GNSS接收机，其特征在于，所述中频数据压缩电路(304)采用的压缩方法是任意一种信源编码压缩方法或者是两种及以上信源编码压缩方法的组合。
4.根据权利要求2所述的GNSS接收机，其特征在于，所述中频数据压缩电路(304)采用的实现方法是专用的硬件电路或者是中频数字信号处理电路(107)中的嵌入式处理器(207)。
5.根据权利要求1所述的GNSS接收机，其特征在于，所述中频数据存储电路(305)，用于存储压缩后数据流，其具有与存储器(306)类 型匹配的控制逻辑与接口时序。
6.根据权利要求1所述的GNSS接收机，其特征在于，所述中频数据读取电路(307)，用于读取存储器(306)中的数据，其具有与存储器(306)类型匹配的控制逻辑与接口时序。
7.根据权利要求1所述的GNSS接收机，其特征在于，所述中频数据解压缩电路(308)，用于对GNSS中频数据进行解压缩处理，其采用的解压缩与中频数据压缩电路(304)所采用的压缩方法对应，是中频数据压缩电路(304)所采用的压缩方法的反过程。
8.根据权利要求7所述的GNSS接收机，其特征在于，所述中频数据解压缩电路(308)采用的实现方法是专用的硬件电路或者是中频数字信号处理电路(107)中的嵌入式处理器(207)。
9.根据权利要求1所述的GNSS接收机，其特征在于，所述中频数字信号处理电路(107)，用于处理中频数据解压缩电路(308)解压缩后的中频数据或者由射频电路(302)直接输入的中频数据，其通过对中频数据的处理能够得到各GNSS卫星的信息，进而通过嵌入式处理器(207)计算用户位置并将结果提供给用户。
10.一种GNSS接收机中频数据处理方法，其特征在于，该方法应用于权利要求1至9中任一项所述的GNSS接收机，具体包括：
天线(301)将接收到的GNSS卫星信号送入射频电路(302)；
射频电路(302)对该卫星信号进行下变频操作得到中频信号，再通过自身的模数转换器ADC电路将中频信号转换为数字中频信号并输出给基带电路(303)；
基带电路(303)在接收到该数字中频信号后直接将该数字中频信号送给中频数字信号处理电路(107)，或者将该数字中频信号依次经过中频数据压缩电路(304)、中频数据存储电路(305)、存储器(306)、中频数据读取电路(307)及中频数据解压缩电路(308)后再送入中频数字信号处理电路(107)；中频数字信号处理电路(107)用于完成GNSS卫星信号的捕获、跟踪以及用户位置的计算，最终将计算结果通过自身的接口电路(212)提供给用户。
11.根据权利要求10所述的GNSS接收机中频数据处理方法，其特征在于，所述中频数据压缩电路(304)用于对GNSS中频数据进行压缩处理，该GNSS中频数据来自于射频电路(302)提供的中频数据或者是经前端滤波器(201)处理后输出的中频数据。
12.根据权利要求11所述的GNSS接收机中频数据处理方法，其特征在于，所述中频数据压缩电路(304)采用的压缩方法是任意一种信源编码压缩方法或者是两种及以上信源编码压缩方法的组合；所述中频数据压缩电路(304)采用的实现方法是专用的硬件电路或者是中频数字信号处理电路(107)中的嵌入式处理器(207)。
13.根据权利要求10所述的GNSS接收机中频数据处理方法，其特征在于，所述中频数据存储电路(305)用于存储压缩后数据流，其具有与存储器(306)类型匹配的控制逻辑与接口时序。
14.根据权利要求10所述的GNSS接收机中频数据处理方法，其特征在于，所述中频数据读取电路(307)用于读取存储器(306)中的数据，其具有与存储器(306)类型匹配的控制逻辑与接口时序。
15.根据权利要求10所述的GNSS接收机中频数据处理方法，其特征在于，所述中频数据解压缩电路(308)用于对GNSS中频数据进行解压缩处理，其采用的解压缩与中频数据压缩电路(304)所采用的压缩方法对应，是中频数据压缩电路(304)所采用的压缩方法的反过程。
16.根据权利要求15所述的GNSS接收机中频数据处理方法，其特征在于，所述中频数据解压缩电路(308)采用的实现方法是专用的硬件电路或者是中频数字信号处理电路(107)中的嵌入式处理器(207)。
17.根据权利要求10所述的GNSS接收机中频数据处理方法，其特征在于，所述中频数字信号处理电路(107)用于处理中频数据解压缩电路(308)解压缩后的中频数据或者由射频电路(302)直接输入的中频数据，其通过对中频数据的处理能够得到各GNSS卫星的信息，进而通过嵌入式处理器(207)计算用户位置并将结果提供给用户。
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