CN104133226A - 一种北斗/gps双模卫星定位接收机 - Google Patents

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杨建中
冯书武
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Jiangsu Ai Beike Science And Technology Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/33—Multimode operation in different systems which transmit time stamped messages, e.g. GPS/GLONASS

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  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

本发明涉及一种北斗/GPS双模卫星定位接收机。该北斗/GPS双模卫星定位接收机包括包括北斗/GPS下变频单元、信号处理单元、PVT解算单元、RTC守时单元和对外接口单元。本发明弥补了GPS系统和北斗定位系统的不足，北斗卫星定位模块作为外设配件用户可以灵活选用，减轻了用户的购买压力，降低了北斗系统的使用门槛，有利于推进北斗系统民用的进程，促使北斗系统更早的发挥自身的社会效益，满足国家安全和经济社会发展对卫星导航系统的需求，能够促进国家信息化建设和经济发展方式转变，对实现卫星导航产业的社会效益和经济效益具有重大作用。

Description

一种北斗/GPS双模卫星定位接收机
 
技术领域
本发明涉及定位导航领域，尤其涉及一种北斗/GPS双模卫星定位接收机。
 
背景技术
目前在中国本土范围内可以使用的导航系统主要有美国的GPS (全球卫星定位导航系统)和我国自主研发的北斗卫星导航系统(BEIDOU(COMPASS) Navigation Satellite  System)。其中GPS系统具备定位精度高，覆盖范围广等优点，但是由于该系统为他国军方控制，在特定情况下会人为增加其定位误差或者使其失效，另外应用GPS的终端产品只具备单向接收定位信息的能力，缺乏终端和系统间的交互通信。北斗卫星导航系统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，目前已经发射了9颗卫星，系统已经具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力，2020年左右覆盖全球。北斗系统致力于向全球用户提供定位、导航和授时服务，目前定位精度10米，测速度0.2米／秒，授时精度10纳秒。北斗系统目前定位精度低，覆盖范围小的缺点也阻碍了被更多产品采用。因此，如何实现高精度、广范圉的定位导航，又可以防范他国人为干预定位功能，同时确保终端和系统间可以有效沟通，成为当前阶段我国发展自主导航系统的一大难题。
 
发明内容
本发明的目的是提供一种能够克服以上缺陷的北斗/GPS双模卫星定位接收机。
为实现上述目的，本发明提供了一种北斗/GPS双模卫星定位接收机。该接收机包括北斗/GPS下变频单元、信号处理单元、PVT解算单元、RTC守时单元和对外接口单元，所述北斗/GPS下变频单元与信号处理单元电连接，用于将卫星信号进行下变频，所述信号包括GPS和北斗导航卫星信号；所述信号处理单元与PVT解算单元电连接，用于跟踪卫星信号，以用户时钟为参考，提供各卫星信号到达时间，将解调数据、信号到达时间送入PVT解算单元；所述RTC守时单元与PVT解算单元电连接，用于向PVT解算单元输出时间信息，完成时间基准的保持；PVT解算单元与对方接口单元电连接，用于解算出用户机的位置、速度和时间值；对方接口单元，用于输出PVT解算单元解算出的用户机的位置、速度和时间值。
优选地，所述北斗/GPS双模卫星定位接收机还包括有源接收天线，其与北斗/GPS下变频单元电连接，用于收发北斗/GPS卫星导航信号。
进一步优选地，所述有源接收天线包括北斗/GPS天线板和低噪声放大器。
优选地，所述北斗/GPS下变频单元包括：BD-2下变频通道和GPS下变频通道。
优选地，所述信号处理单元包括：BD-2信号处理通道和GPS信号处理通道。
优选地，所述北斗/GPS双模卫星定位接收机还包括电源模块，用于向各模块供电。
本发明弥补了GPS系统和北斗定位系统的不足，北斗卫星定位模块作为外设配件用户可以灵活选用，减轻了用户的购买压力，降低了北斗系统的使用门槛，有利于推进北斗系统民用的进程，促使北斗系统更早的发挥自身的社会效益，满足国家安全和经济社会发展对卫星导航系统的需求，能够促进国家信息化建设和经济发展方式转变，对实现卫星导航产业的社会效益和经济效益具有重大作用。
 
附图说明
图1是根据本发明实施例的一种北斗/GPS双模卫星定位接收机的结构示意图。
 
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
由于当前北斗二代系统卫星数据不足以单独完成定位并达到较高的定位功能，因此本发明基于现已成熟的GPS系统进一步补充和增强系统卫星信号资源，解决北斗定位精度不高的问题。所谓北斗与GPS双模冗余组合，就是用一台卫星定位接收机同时接收和测量北斗二代系统与GPS两种卫星信号，以便在我们各系统的任何地方、任何时间精确测量出三维位置。三维速度。时间和姿态等相关参数。
北斗/GPS双模组合定位要将北斗和GPS的定位功能组合在一个单元内，为铁路系统用户提供急用GPS接收机或禁用北斗二代接收机无法获得的性能。由于北斗二代系统与GPS这两种星基导航系统在系统购置、导航定位激励、工作频段、调制方式、信号和星历数据结构等方面基本相同或相近，都以发射扩频测距码、测量卫星与用户之间的伪距来完成导航定位，所以就存在利用一部用户设备同时接受这两种卫星信号的可能性。
图1是根据本发明实施例的一种北斗/GPS双模卫星定位接收机的结构示意图。
如图1所示，该实施例的北斗/GPS双模卫星定位接收机包括有源接收天线、北斗/GPS下变频单元、信号处理单元、PVT解算单元、RTC守时单元、对外接口单元和电源模块。
有源接收天线包括北斗/GPS天线板和低噪声放大器，其与北斗/GPS下变频单元电连接，主要收发北斗/GPS卫星导航信号。
北斗/GPS下变频单元与信号处理单元电连接，用于将有源接收天线送来的卫星信号进行下变频，该信号为GPS和北斗导航卫星信号。北斗/GPS下变频单元包括BD-2下变频通道和GPS下变频通道。
信号处理单元与PVT解算单元电连接，用于跟踪有源天线送来的卫星信号，以用户时钟为参考，提供各卫星信号到达时间，将解调数据、信号到达时间送入PVT解算单元。信号处理单元包括BD-2信号处理通道和GPS信号处理通道。
RTC守时单元与PVT解算单元电连接，由电池不间断供电，向PVT解算单元输出时间信息，完成时间基准的保持。
PVT解算单元与对方接口单元电连接，其主要为数字处理（DSP）软件，实现DSP与内部电路的数据接口、定位坐标的解算、定位结果的滤波、定位误差修正等数据处理。
对方接口单元，用于输出PVT解算单元解算出的用户机的位置、速度和时间值。
电源模块，用于向各模块供电。
具体工作过程为：有源天线采集的卫星导航信号经过低噪声放大器LNA放大，功放后分两路（GPS下频通道和BD-2下频通道）输出给信号处理单元，经A/D变换后，信号处理单元对北斗和GPS导航信号分别进行捕获、跟踪、观测量提取和导航电文提取，不同卫星的信号分别用不同的信号通道处理，并行工作。信号处理单元向PVT解算单元输出导航电文和码伪距、多普勒频率、载波相位测量和本地时间等观测数据。多个通道分别接收多颗卫星的信号，测量数据（包括同步地球卫星、倾斜轨道地球卫星、中高度圆轨道卫星）和导航电文并送给PVC解算单元进行自主导航运算，在伪码的跟踪状态下，计算得到用户到卫星的伪距，如果接收到4颗以上卫星的伪距，并且用某些手段（差分修正、模型资政、双频修正等）对伪距的传播延迟进行修正，则可以获得伪距的测量方程组，通过解调数据中包含的导航电文获得卫星位置，继而可以通过观测方程解算获得用户的位置和卫星与用户的钟差。通过一些列的解算过程得出用户机的精确位置、速度、时间（PVT），测量数据和PVT值通过对外接口单元输出。
本发明弥补了GPS系统和北斗定位系统的不足，北斗卫星定位模块作为外设配件用户可以灵活选用，减轻了用户的购买压力，降低了北斗系统的使用门槛，有利于推进北斗系统民用的进程，促使北斗系统更早的发挥自身的社会效益，满足国家安全和经济社会发展对卫星导航系统的需求，能够促进国家信息化建设和经济发展方式转变，对实现卫星导航产业的社会效益和经济效益具有重大作用。
以上所述的具体实施方式，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方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，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 (6)

1.一种北斗/GPS双模卫星定位接收机，其特征在于，包括北斗/GPS下变频单元、信号处理单元、PVT解算单元、RTC守时单元和对外接口单元，
所述北斗/GPS下变频单元与信号处理单元电连接，用于将卫星信号进行下变频，所述信号包括GPS和北斗导航卫星信号；
所述信号处理单元与PVT解算单元电连接，用于跟踪卫星信号，以用户时钟为参考，提供各卫星信号到达时间，将解调数据、信号到达时间送入PVT解算单元；
所述RTC守时单元与PVT解算单元电连接，用于向PVT解算单元输出时间信息，完成时间基准的保持；
PVT解算单元与对方接口单元电连接，用于解算出用户机的位置、速度和时间值；
对方接口单元，用于输出PVT解算单元解算出的用户机的位置、速度和时间值。
2.根据权利要求1所述的北斗/GPS双模卫星定位接收机，其特征在于，还包括有源接收天线，其与北斗/GPS下变频单元电连接，用于收发北斗/GPS卫星导航信号。
3.根据权利要求2所述的北斗/GPS双模卫星定位接收机，其特征在于，所述有源接收天线包括北斗/GPS天线板和低噪声放大器。
4.根据权利要求1所述的北斗/GPS双模卫星定位接收机，其特征在于，所述北斗/GPS下变频单元包括：BD-2下变频通道和GPS下变频通道。
5.根据权利要求1所述的北斗/GPS双模卫星定位接收机，其特征在于，所述信号处理单元包括：BD-2信号处理通道和GPS信号处理通道。
6.根据权利要求1所述的北斗/GPS双模卫星定位接收机，其特征在于，还包括电源模块，用于向各模块供电。
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