CN103698773A

CN103698773A - 一种北斗多频点卫星导航接收机及其板卡

Info

Publication number: CN103698773A
Application number: CN201410015306.4A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: BEIJING BDSTAR NAVIGATION Co Ltd
Current assignee: BEIJING BDSTAR NAVIGATION Co Ltd
Priority date: 2014-01-13
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2014-04-02

Abstract

本发明公开了一种北斗多频点卫星导航接收机及其板卡；所述板卡包括：射频前端模块，与接收机的天线相连，用于将所述天线接收到的卫星信号送入射频通道进行滤波、放大、下变频、自动增益控制以及采样，得到数字中频信号；基带信号处理模块，用于根据不同的卫星信号类型，选取相应的信道处理模型和信道处理参数对数字中频信号进行处理，解调出卫星导航原始数据，在解调出的卫星导航原始数据中设置用于指示卫星信号类型的标识位；导航解算模块，用于根据解调出的卫星导航原始数据中携带的标识位选取相应的信道处理参数完成对所述卫星导航原始数据的解算。本发明能够兼容多个频点的卫星信号。

Description

一种北斗多频点卫星导航接收机及其板卡

技术领域

本发明涉及导航领域，尤其涉及一种北斗多频点卫星导航接收机及其板卡。

背景技术

卫星导航应用现在已在全球风行起来，实际上其广泛应用的基础是卫星导航接收机的发展，卫星导航接收机有多种多样的类别，分为军用与民用、C/A码与P码、单频与双频、导航与定位、授时与测量、手持、车载、机载、弹载、星载等各不相同的类型。十多年来，接收机技术有了长足的进步，尤其在高端的科学和工程应用中，其功能越来越强大。在低端应用中，手持导航接收机的价格降低，具备了大批量进入大众化应用的条件，手表型导航仪也己进入市场，与无线移动通信结合的定位手机也业己出笼，个人应用市场展现了不可逆转的发展前景。

目前市场上大多数的卫星导航接收机仅包含无线电导航卫星业务（RNSS），或者仅包含无线电测定卫星业务（RDSS）等。

发明内容

本发明的技术解决问题是如何兼容多个频点的卫星信号。

为了解决上述问题，本发明提供了一种北斗多频点卫星导航接收机的板卡，包括：

射频前端模块，与接收机的天线相连，用于将所述天线接收到的卫星导航信号送入射频通道进行滤波、放大、下变频、自动增益控制以及采样，得到数字中频信号；所接收的卫星信号至少包含两个频点的卫星信号；

基带信号处理模块，用于根据不同的卫星信号类型，选取相应的信道处理模型和信道处理参数对所述数字中频信号进行处理，解调出卫星导航原始数据，在解调出的卫星导航原始数据中设置用于指示卫星信号类型的标识位；

导航解算模块，用于根据解调出的卫星导航原始数据中携带的标识位选取相应的信道处理参数完成对所述卫星导航原始数据的解算。

可选地，所述射频前端模块还用于对从基带信号处理模块接收的北斗RDSS上行链路信号进行放大；

所述基带信号处理模块还用于对所述RDSS上行链路需要传输的数据按照规定的协议进行处理。

可选地，所述基带处理模块为现场可编程门阵列；所述导航解算模块采用数字信号处理芯片作为处理器。

可选地，所述射频前端模块包括一个或多个射频子模块，各射频子模块包括：

滤波器，用于对接收的卫星信号进行滤波处理；

放大器，用于对滤波后的卫星信号进行放大处理；

混频器，用于根据相应的配置将放大后的卫星信号与本地产生的本振信号进行混频，将射频信号搬移到中频，得到中频信号；

AGC电路，用于对所述中频信号进行检波处理，并根据处理的结果来对所述中频信号的幅度进行控制；

采样电路，用于根据系统设置的采样速率对搬移到中频处的卫星信号进行数字量化处理；

功放电路，用于完成RDSS上行链路信号的功率放大处理，并通过所述接收机的天线将信号辐射出去。

可选地，所述基带信号处理模块包括一个或多个基带信号处理子模块；各基带信号处理子模块包括：

射频配置电路，用于配置射频前端模块信号的处理模式；

捕获电路，用于根据不同频点的信号采取不同的信号处理方式，对该频点的信号进行捕获；

跟踪电路，用于完成信号捕获后对信号进行跟踪；

解扩解调电路，用于完成对信号的码剥离和载波剥离，解调出卫星导航原始数据；

传输电路，用于根据预置的通信协议来完成与解算单元的数据传输，将解调出来的卫星信号原始数据传递给导航解算模块，并在所述卫星导航原始数据中设置卫星导航信号类型的标识位；

控制电路，用于根据所述标识位指示的信号类型从所述存储模块中读取相应的信道处理参数；根据用户设置的应用模式对系统的工作模式进行设置；

通信电路，将要传输的RDSS上行链路数据按照预定协议进行编码。

可选地，所述导航解算模块包括：

传输单元，用于根据控制模式的设置，接收不同频点的卫星原始数据，并将处理后的结果与基带处理部分进行交互；

处理单元，用于根据不同的信号类型标识选取相应的信道处理参数并通过导航理论算法得到所需的信息。

可选地，所述的板卡还包括：

存储电路，用于保存对应RNSS卫星信号的信道处理参数以及RDSS卫星信号的信道处理参数，以及接收机的代码；

实时时钟控制模块，用于存储接收机上次断电时的系统时间，并完成断电期间的时间累计，计算出接收机下次的开机时间。

可选地，所述实时时钟控制模块包括：

供电电路，用于在接收机关机时给实时时钟控制模块供电；

时钟电路，用于在接收机关机时给实时时钟控制模块提供工作时钟；

控制电路，用于在接收机关机时对接收机的时间进行保存和累计。

可选地，所述板卡还包括：

用户接口模块，用于输出导航解算模块所得到的信息；以及将用户输入的接收机控制命令和配置参数输入给基带信号处理模块。

本发明还提供了一种北斗多频点卫星导航接收机，包括天线、上述的板卡。

本发明主要是针对北斗卫星导航系统来设计的，至少包含两个频点；还可以包含：RNSS和RDSS的各个频点。本发明用一套硬件平台，在不同频点的卫星信号的接收上可以灵活选择，来完成定位和报文通信功能。

附图说明

图1是实施例一中北斗多频点卫星导航接收机板卡的结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在结构框图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一，一种北斗多频点卫星导航接收机板卡，如图1所示，包括：

射频前端模块，与接收机的天线相连，用于将所述天线接收到的卫星导航信号送入射频通道进行滤波、放大、下变频、AGC（自动增益控制）以及采样，得到数字中频信号；所接收的卫星导航信号至少包含两个频点的卫星信号；

基带信号处理模块，用于根据不同的卫星导航信号类型，选取相应的信道处理模型和信道处理参数对所述数字中频信号进行处理，解调出卫星导航原始数据，在解调出的卫星导航原始数据中设置用于指示卫星导航信号类型的标识位；

导航解算模块，用于根据解调出的卫星导航原始数据中携带的标识位选取相应的信道处理参数完成对所述卫星导航原始数据的解算，从而完成信号的帧同步、星历和历书数据的提取、原始观测量的生成，并通过导航理论算法得到接收机的位置、速度以及时间等信息。

射频前端的处理方式对接收机的性能指标有着很大的影响；在滤波器的选取、放大器的构建、中频频率及带宽的确定以及AGC控制等方面一定要满足相应的技术指标；所述基带信号处理模块还可以用于配置所述射频前端模块的上述参数。

在本实施例的一种实施方式中，所述射频前端模块还可以用于对从基带信号处理模块接收的RDSS上行链路信号进行放大；

所述基带信号处理模块还可以用于对所述RDSS上行链路需要传输的数据按照规定的协议进行处理。

本实施例的一种实施方式中，所述基带处理模块可以但不限于为FPGA（现场可编程门阵列）；所述导航解算模块可以但不限于采用DSP（数字信号处理）芯片作为处理器。

本实施例的一种实施方式中，所述板卡还可以包括：

存储模块，用于保存对应RNSS卫星信号的信道处理参数以及RDSS卫星信号的信道处理参数；还可以保存接收机的代码；

RTC（实时时钟控制）模块，用于根据接收机的存储参数，来完成接收机的热启动，存储接收机上次断电时的系统时间，并完成断电期间的时间累计，计算出所述接收机的下次开机时间，从而为用户接收机下次开机时提供模糊的开机时间，完成对卫星分布的预测，缩短接收机对卫星信号的捕获时间，达到快速捕获的目的；

用户接口模块，主要包括RS-232接口，RS-422接口，RS-485接口以及网络接口等，用户可以根据自己不同的接口类型选择相应的接口模式；用于输出导航解算模块所得到的位置、速度、时间等信息；以及将用户输入的接收机控制命令和配置参数（直接或通过所述导航解算模块）输入给基带信号处理模块的控制单元，从而使接收机进行相应的操作；还可以根据用户的需求输出解算过程中的相应信息。

本实施方式中，采用该板卡的接收机可成为北斗卫星导航系统的全频点接收机，包含其RNSS和RDSS的各个频点。

本实施方式中，所述用户接口模块输出的信息还可以包括以下信息中的一种或几种：

时间：包括北斗时间或UTC（Universal Time Coordinated，协调世界时）时间；

DOP（Dilution of Precision，精度因子）值：包括HDOP（水平精度因子）、VDOP（垂直精度因子）和TDOP（时间精度因子）；

原始测量数据：包括伪距、多普勒频移和载波相位；

秒脉冲（1PPS）。

本实施方式中，所述存储模块具体可以包括：

第一存储器，用于保存RNSS卫星信号的信道处理参数；

第二存储器，用于保存RDSS卫星信号的信道处理参数。

本实施方式中，所述RTC模块具体可以包括：

供电电路，用于在接收机关机时给RTC模块供电；

时钟电路，用于在接收机关机时给RTC模块提供工作时钟；

RTC控制电路，用于在接收机关机时对接收机的时间进行保存和累计。

本实施例的一种实施方式中，所述板卡还可以包括：

时钟模块，用于为射频前端模块、基带处理模块以及导航解算模块等提供基准时钟；时钟的选取要求很严格，首先要保证接收机的各个功能模块都是在基于同一个主时钟下工作的，其次还要保证时钟有足够高的精度和稳定度；

电源模块，用于为整个接收机板卡提供所需的电源；首先要满足各个功能模块所需的电源要求，并要留出一定的冗余量；其次，在电源的选取方面还要根据不同的功能模块选取工作方式不同的电源芯片，来保证各个模块能够正常工作。

本实施例的一种实施方式中，所述射频前端模块包括一个或多个射频子模块，各射频子模块具体可以包括：

滤波器，用于对接收的卫星导航信号进行滤波处理，滤除带外不需要的干扰信号，以防止对有用信号的干扰；

放大器，用于对滤波后的卫星导航信号进行放大处理，来满足后端模块对信号的要求；

混频器，用于根据相应的配置将放大后的卫星导航信号与本地产生的本振信号进行混频，将射频信号搬移到中频，得到中频信号，以便于系统的进一步处理；

采样电路，用于根据系统设置的采样速率对搬移到中频处的卫星信号进行数字量化处理，为基带信号处理做准备；

功放电路，用于完成RDSS上行链路信号的功率放大处理，并通过所述接收机的天线将信号辐射出去，以完成与卫星的通信。

本实施例的一种实施方式中，所述基带信号处理模块包括一个或多个基带信号处理子模块；各基带信号处理子模块具体可以包括：

射频配置电路，用于配置射频前端模块信号的处理模式，例如：增益的控制，中频带宽的选取等；

捕获电路，用于根据不同频点的信号采取不同的信号处理方式，对该频点的信号进行捕获，可以但不限于采用现有的快速捕获算法等技术；

跟踪电路，用于完成信号捕获后对信号进行跟踪；

传输电路，用于根据预置的通信协议来完成与解算单元的数据传输，将解调出来的卫星信号原始数据传递给导航解算模块，并在所述卫星导航原始数据中设置卫星导航信号类型的标识位；另外，还可以用于接收导航解算模块的计算结果；

控制电路，用于根据所述标识位指示的信号类型从所述存储模块中读取相应的信道处理参数；根据用户设置的应用模式对系统的工作模式进行设置，来完成对各个系统的应用；以及对电源模块进行管理等；

通信电路，将要传输的上行链路数据按照一定的协议进行编码，进而实现RDSS所特有的短报文通信功能。

本实施例的一种实施方式中，所述导航解算模块具体可以包括：

传输电路，用于根据控制模式的设置，接收不同频点的卫星原始数据，并将处理后的结果与基带处理部分进行交互；

处理电路，用于根据不同的信号类型标识选取相应的信道处理参数并通过导航理论算法得到所需的信息，如接收机的位置、速度以及时间信息等；通过所述用户接口模块输出；还可以将解算处理时提取的星历数据、历书数据以及一些中间变量写入所述存储模块，更新所述信道处理参数中的有关信息。

实施例二、一种北斗多频点卫星导航接收机，包括天线；还包括实施例一中所述的板卡。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种北斗多频点卫星导航接收机的板卡，包括：

射频前端模块，与接收机的天线相连，用于将所述天线接收到的卫星信号送入射频通道进行滤波、放大、下变频、自动增益控制以及采样，得到数字中频信号；所接收的卫星导航信号至少包含两个频点的卫星信号；

2.如权利要求1所述的板卡，其特征在于：

所述射频前端模块还用于对从基带信号处理模块接收的北斗卫星无线电测定卫星业务（RDSS）上行链路信号进行放大；

3.如权利要求1所述的板卡，其特征在于：

所述基带处理模块为现场可编程门阵列；所述导航解算模块采用数字信号处理芯片作为处理器。

4.如权利要求1所述的板卡，其特征在于，所述射频前端模块包括一个或多个射频子模块，各射频子模块包括：

滤波器，用于对接收的卫星信号进行滤波处理；

放大器，用于对滤波后的卫星信号进行放大处理；

5.如权利要求1所述的板卡，其特征在于，所述基带信号处理模块包括一个或多个基带信号处理子模块；各基带信号处理子模块包括：

射频配置单元，用于配置射频前端模块信号的处理模式；

跟踪电路，用于完成信号捕获后对信号进行跟踪；

传输电路，用于根据预置的通信协议来完成与解算单元的数据传输，将解调出来的卫星信号原始数据传递给导航解算模块，并在所述卫星导航原始数据中设置卫星信号类型的标识位；

6.如权利要求1所述的板卡，其特征在于，所述导航解算模块包括：

处理电路，用于根据不同的信号类型标识选取相应的信道处理参数并通过导航理论算法得到所需的信息。

7.如权利要求1所述的板卡，其特征在于，还包括：

存储模块，用于保存对应无线电导航卫星业务（RNSS）的卫星信号的信道处理参数以及RDSS卫星信号的信道处理参数，以及接收机的代码；

实时时钟（RTC）控制模块，用于存储接收机上次断电时的系统时间，并完成断电期间的时间累计，计算出接收机下次的开机时间。

8.如权利要求7所述的板卡，其特征在于，所述实时时钟控制模块包括：

供电电路，用于在接收机关机时给实时时钟控制模块供电；

9.权利要求7所述的板卡，其特征在于，还包括：

用户接口模块，用于输出导航解算模块所得出的信息；以及将用户输入的接收机控制命令和配置参数输入给基带信号处理模块。

10.一种北斗多频点卫星导航接收机，包括天线；其特征在于，还包括：权利要求1～9中任一项所述的板卡。