CN103439721A - 一种北斗与gps卫星双模导航系统及其导航方法 - Google Patents

一种北斗与gps卫星双模导航系统及其导航方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种北斗与GPS卫星双模导航系统，包括双模天线、搜星模块、导航地图、声音输出单元和显示触摸单元，所述的搜星模块包括低噪声放大器、数字处理基带电路和中央处理器，所述的数字处理基带电路和中央处理器通过串口连接通讯，所述的低噪声放大器依次通过带通滤波器、混频电路与所述的数字处理基带电路电连接，带通滤波器和混频电路分为北斗和GPS两路处理。本发明基于国家安全考虑，我国正大力发展北斗事业，其通过切换三个导航状态供不同情况下使用，大大提高了准确率，GPS模式可以弥补北斗搜星不太理想的状况，而GPS与北斗结合的模式能够取两者的搜星信号进行对比，得出更为精确的位置信息，在紧急情况或正常情况下则可直接使用北斗导航。

Description

一种北斗与GPS卫星双模导航系统及其导航方法
技术领域
 本发明涉及卫星导航领域，具体涉及一种车载北斗卫星导航。
背景技术
目前的汽车多媒体导航系统国内都是GPS单模的，然而GPS的使用中，其精度受到一定的控制，而且在国家层面上，为了国家安全，发展北斗系统是非常有必要的，为拥护国家的北斗导航事业，国家政府提出未来几年要逐步扩大使用北斗导航的计划。但目前我们国家发射的北斗卫星颗数太少，导致北斗有时收星效果不太理想，所以在民用领域中，北斗导航的使用率一直都处于较低的水平，现在部分的解决方案是通过设置北斗导航的同时再内置一GPS芯片进行辅助，由于两个系统的接收频率是不相同的，为了区分该两种信号，专利号为201210398693.5公开了一种信号分离的方式，其通过双模接收天线接收卫星信号后进行混频，再经过北斗滤波器、GPS滤波器分别滤波，进而得出对应的信号频段而输入到搜星模块中，在这个过程中，由于需要混频然后再次滤波，最后得出的信号将会有一定的衰减，这部分衰减若在接收的信号本来就不太强的时候，则决定了无法接收足够强的信号以及处理该信号并呈现在地图上，而且该操作在外部观看是无法获知的，这就让本来搜星效果不太理想的北斗系统正常使用的几率进一步降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种便于使用双模式导航的系统，其可以弥补及改善卫星信号在某些情况下无法接收的弊端；本发明还提供了一种切换GPS及北斗的双模导航方法，其可更为方便地进行接收导航信号的选用。
本发明解决技术问题的技术方案如下：
一种北斗与GPS卫星双模导航系统，包括双模天线、搜星模块、导航地图、声音输出单元和显示触摸单元，所述的搜星模块包括低噪声放大器、数字处理基带电路和中央处理器，所述的数字处理基带电路和中央处理器通过串口连接通讯，所述的中央处理器连接所述的显示触摸单元、声音输出单元和导航地图，所述的低噪声放大器依次通过带通滤波器、混频电路，与所述的数字处理基带电路电连接，带通滤波器和混频电路分为北斗和GPS两路处理，所述的带通滤波器分有GPS带通滤波器和北斗带通滤波器，所述的混频电路分有北斗混频电路和GPS混频电路。进一步地，所述的北斗混频电路和GPS混频电路输出4MHz中频信号。
所述的显示触摸单元设置模式切换按钮，模式切换按钮通过显示触摸单元向中央处理器输入模式切换信号。
作为对上述北斗与GPS卫星双模导航系统的进一步描述，所述的数字处理基带电路包括GPS数字处理基带芯片和北斗数字处理基带芯片，两芯片的接收数据引脚（RXD1）和发送数据引脚（TXD1）分别与中央处理器的串口通讯端连接，中央处理器通过向两芯片的接收数据引脚发送模式切换信号完成切换使用芯片的过程。
作为对上述北斗与GPS卫星双模导航系统的进一步描述，GPS数字处理基带芯片和北斗数字处理基带芯片接收卫星脉冲信号的时钟脉冲引脚设置有发光二极管。
一种北斗与GPS卫星双模导航方法，包括如下步骤：
a.利用双模天线接收GPS及北斗卫星信号；
b.接收的卫星信号经过低噪声放大器放大；
c.放大的信号分为两路，其中一路依次经过GPS带通滤波器及GPS混频电路输出GPS频段信号，另一路依次经过北斗带通滤波器及北斗混频电路输出北斗频段信号；
d.两路输出信号分别进入GPS数字处理基带芯片、北斗数字处理基带芯片进行处理，信号进入GPS及北斗数字处理基带芯片通过捕获、跟踪及定位解算，处理获得经纬度及高度信息；
e. GPS、北斗数字处理基带芯片通过串口将经纬度及高度信息传输至中央处理器，中央处理器加载地图并输出视频及音频信息。
作为对上述北斗与GPS卫星双模导航方法的进一步描述，步骤c进一步作如下处理：所述的GPS混频电路及北斗混频电路分别对北斗和GPS频段信号进行混频处理，得到4MHz中频信号。
作为对上述北斗与GPS卫星双模导航方法的进一步描述，设置一模式切换按钮，所述的模式切换按钮向GPS数字处理基带芯片、北斗数字处理基带芯片发出切换信号，模式切换按钮与GPS数字处理基带芯片、北斗数字处理基带芯片之间为串行通讯。
作为对上述北斗与GPS卫星双模导航方法的进一步描述，所述的模式切换按钮可以根据情况，切换为GPS或北斗或GPS与北斗结合的三种状态。
作为北斗与GPS卫星双模导航方法的一种优选方案，所述的GPS数字处理基带芯片和北斗数字处理基带芯片的时钟脉冲引脚接有显示接收卫星脉冲信号的发光二极管。
本发明的有益效果是：GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统，民用的定位精度可达10米内。对于北斗导航，"北斗"具有定位和通信双重作用，具备的短信通讯功能就是GPS所不具备的。"北斗"定位精度一点二米，采用接收终端不需铺设地面基站，灾难中心的船只一秒钟就可以发出信息。由于GPS与北斗各自具有自身的优势，基于国家安全考虑，我国正大力发展北斗事业，本发明通过切换三个导航状态，供不同情况下使用，大大提高了其准确率，GPS模式可以弥补北斗搜星不太理想的状况，而GPS与北斗结合的模式能够取两者的搜星信号进行对比，得出更为精确的位置信息，在紧急情况或正常情况下则可使用北斗导航。为了解决两者的信号接收问题，在此系统及处理方法中，先将低噪声放大器放大的信号分别经过GPS滤波器及北斗滤波器分离滤波，得到两种不同的信号，由于混频时的信号损失较为小，因而在该滤波过程中则可以优先判断出滤波后的信号是否足够强可以进行混频处理，则相较混频再滤波的过程而言，可更为优先获知信号的处理进度，及时得到信号获得状态的了解。
附图说明
图1为本发明的信号处理流程图；
图2为本发明连接数字处理基带芯片的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图1～附图2进一步说明本发明。
本发明所述的一种北斗与GPS卫星双模导航系统，包括双模天线、搜星模块、导航地图、声音输出单元和显示触摸单元，所述的搜星模块包括低噪声放大器、数字处理基带电路和中央处理器，所述的数字处理基带电路和中央处理器通过串口连接通讯，所述的中央处理器连接所述的显示触摸单元、声音输出单元和导航地图，所述的低噪声放大器依次通过带通滤波器、混频电路，与所述的数字处理基带电路电连接，带通滤波器和混频电路分为北斗和GPS两路处理，所述的带通滤波器分有GPS带通滤波器和北斗带通滤波器，所述的混频电路分有北斗混频电路和GPS混频电路，北斗混频电路和GPS混频电路对带通滤波器的信号进行混频并输出4MHz中频信号。
作为对上述北斗与GPS卫星双模导航系统的进一步描述，所述的显示触摸单元设置模式切换按钮，模式切换按钮通过显示触摸单元向中央处理器输入模式切换信号。
作为对上述北斗与GPS卫星双模导航系统的进一步描述，所述的数字处理基带电路包括GPS数字处理基带芯片BD-GPS-B和北斗数字处理基带芯片BD-GPS-D，两芯片的接收数据引脚（RXD1）和发送数据引脚（TXD1）分别与中央处理器的串口通讯端连接，中央处理器通过向两芯片的接收数据引脚发送模式切换信号完成切换使用芯片的过程。
作为对上述北斗与GPS卫星双模导航系统的进一步描述，GPS数字处理基带芯片和北斗数字处理基带芯片接收卫星脉冲信号的时钟脉冲引脚设置有发光二极管LED-ORG。
一种北斗与GPS卫星双模导航方法，包括如下步骤：
a.利用双模天线接收GPS及北斗卫星信号；
b.接收的卫星信号经过低噪声放大器放大；
c.放大的信号分为两路，其中一路依次经过GPS带通滤波器及GPS混频电路输出GPS频段信号，另一路依次经过北斗带通滤波器及北斗混频电路输出北斗频段信号；
d.两路输出信号分别进入GPS数字处理基带芯片、北斗数字处理基带芯片进行处理，信号进入GPS及北斗数字处理基带芯片通过捕获、跟踪及定位解算，处理获得经纬度及高度信息；
e. GPS、北斗数字处理基带芯片通过串口将经纬度及高度信息传输至中央处理器，中央处理器加载地图并输出视频及音频信息。
作为对上述北斗与GPS卫星双模导航方法的进一步描述，步骤c进一步作如下处理：所述的GPS混频电路及北斗混频电路分别对北斗和GPS频段信号进行混频处理，得到4MHz中频信号。在已公开的专利的处理过程中，均为先混频再滤波的，而本发明通过先滤波再混频，可以在滤波的过程中得知信号的强弱，从而可以优先处理滤波的信号再进行混频为4MHz中频信号，该过程则可以使输出信号更为稳定。
作为对上述北斗与GPS卫星双模导航方法的进一步描述，设置一模式切换按钮，所述的模式切换按钮向GPS数字处理基带芯片、北斗数字处理基带芯片发出切换信号，模式切换按钮与GPS数字处理基带芯片、北斗数字处理基带芯片之间为串行通讯。
作为对上述北斗与GPS卫星双模导航方法的进一步描述，所述的模式切换按钮可以根据情况，切换为GPS或北斗或GPS与北斗结合的三种状态。由于部分的地域性问题，以及政治因素等因素，虽然GPS的精确度较高，但其稳定性则受影响较大，在某些不能使用GPS、不能搜到北斗卫星或者定位精度不够的情况下，可以通过切换使用模式而满足需求。在切换设置上，由于模式切换按钮直接使用串行通讯，其切换过程简单方便，且其实施的方案也更为直接简单。
作为北斗与GPS卫星双模导航方法的一种优选方案，所述的GPS数字处理基带芯片和北斗数字处理基带芯片的时钟脉冲引脚接有显示接收卫星脉冲信号的发光二极管。卫星脉冲信号每隔一秒则向外发射PPS信号，发光二极管LED-ORG接收到该脉冲信号对应的电压信号则实现闪亮的效果，从而可以更直观地了解到接收卫星信号的情况。
以上的实施例只是在于说明而不是限制本发明，故凡依本发明专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种北斗与GPS卫星双模导航系统，包括双模天线、搜星模块、导航地图、声音输出单元和显示触摸单元，所述的搜星模块包括低噪声放大器、数字处理基带电路和中央处理器，所述的数字处理基带电路和中央处理器通过串口连接通讯，所述的中央处理器连接所述的显示触摸单元、声音输出单元和导航地图，其特征在于：所述的低噪声放大器依次通过带通滤波器、混频电路与所述的数字处理基带电路电连接，带通滤波器和混频电路分为北斗和GPS两路处理，所述的带通滤波器分有GPS带通滤波器和北斗带通滤波器，所述的混频电路分有北斗混频电路和GPS混频电路。
2.根据权利要求1所述的一种北斗与GPS卫星双模导航系统，其特征在于：所述的数字处理基带电路包括GPS数字处理基带芯片和北斗数字处理基带芯片，两芯片的接收数据引脚（RXD1）和发送数据引脚（TXD1）分别与中央处理器的串口通讯端连接，中央处理器通过向两芯片的接收数据引脚发送模式切换信号完成切换使用芯片的过程。
3.根据权利要求2所述的一种北斗与GPS卫星双模导航系统，其特征在于：GPS数字处理基带芯片和北斗数字处理基带芯片接收卫星脉冲信号的时钟脉冲引脚设置有发光二极管。
4.根据权利要求2所述的一种北斗与GPS卫星双模导航系统，其特征在于：所述的显示触摸单元设置模式切换按钮，模式切换按钮通过显示触摸单元向中央处理器输入模式切换信号。
5.根据权利要求1所述的一种北斗与GPS卫星双模导航系统，其特征在于：所述的北斗混频电路和GPS混频电路输出4MHz中频信号。
6.一种北斗与GPS卫星双模导航方法，包括如下步骤：
a.利用双模天线接收GPS及北斗卫星信号；
b.接收的卫星信号经过低噪声放大器放大；
c.放大的信号分为两路，其中一路依次经过GPS带通滤波器及GPS混频电路输出GPS频段信号，另一路依次经过北斗带通滤波器及北斗混频电路输出北斗频段信号；
d.两路输出信号分别进入GPS数字处理基带芯片、北斗数字处理基带芯片进行处理，信号进入GPS及北斗数字处理基带芯片通过捕获、跟踪及定位解算，处理获得经纬度及高度信息；
e. GPS、北斗数字处理基带芯片通过串口将经纬度及高度信息传输至中央处理器，中央处理器加载地图并输出视频及音频信息。
7.根据权利要求6所述的一种北斗与GPS卫星双模导航方法，其特征在于，步骤c进一步包括如下步骤：所述的GPS混频电路及北斗混频电路分别对北斗和GPS频段信号进行混频处理，得到4MHz中频信号。
8.根据权利要求6所述的一种北斗与GPS卫星双模导航方法，其特征在于：设置一模式切换按钮，所述的模式切换按钮向GPS数字处理基带芯片、北斗数字处理基带芯片发出切换信号，模式切换按钮与GPS数字处理基带芯片、北斗数字处理基带芯片之间为串行通讯。
9.根据权利要求8所述的一种北斗与GPS卫星双模导航方法，其特征在于：所述的模式切换按钮切换GPS、北斗、GPS与北斗结合三种状态。
10.根据权利要求6所述的一种北斗与GPS卫星双模导航方法，其特征在于：所述的GPS数字处理基带芯片和北斗数字处理基带芯片的时钟脉冲引脚接有显示接收卫星脉冲信号的发光二极管。
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