CN110456394A - Gnss复合增强软件接收系统 - Google Patents

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张雷
王晓帅
吴新平
金君芳
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Abstract

本发明公开了GNSS复合增强软件接收系统，包括多卫星信号接收天线模块、多卫星信号接收射频前端处理模块、基带信号生成模块、解扩模块、采集单元和处理计算机，GNSS复合信号通过所述多卫星信号接收天线模块在多卫星信号接收射频前端处理模块内被获取，处理计算机接收采集单元采集的多路复用GNSS信号，并对其进行信号捕捉、跟踪，得到GNSS卫星定位信息；本发明系统可解决现有的GNSS复合增强软件接收系统在接受GNSS信号时，产生信号数据的计算量大，容易出现较大的消耗功率的问题，能够提高多卫星复合信号的稳定接收能力，并且能够有效提高多卫星复合信号的复用效率。

Description

GNSS复合增强软件接收系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及GNSS复合增强软件接收系统。
背景技术
全球卫星导航系统(GNSS)主要包括美国GPS、俄罗斯GLANESS、欧盟GALILEO和中国北斗卫星导航系统等四大卫星系统，随着导航系统的快速发展，卫星导航频谱资源日益紧张，迫切需要采用新型导航信号结构和多路复用技术来提高频带利用率，以使导航卫星有效载荷在不额外增加信号发射通道的情况下，实现在同频或邻近频点的载波上恒包络复用多路有用信号；
现有的GNSS复合增强软件接收系统在接受GNSS信号时，产生信号数据的计算量大，容易出现较大的消耗功率，延迟了信号接收速度，也会导致的系统的稳定性和使用寿命受到影响，因此，本发明提出GNSS复合增强软件接收系统，以解决现有技术中的不足之处。
发明内容
针对上述问题，本发明提出GNSS复合增强软件接收系统，本发明系统可解决现有的GNSS复合增强软件接收系统在接受GNSS信号时，产生信号数据的计算量大，容易出现较大的消耗功率的问题，能够提高多卫星复合信号的稳定接收能力，并且能够有效提高多卫星复合信号的复用效率。
本发明提出GNSS复合增强软件接收系统，其特征在于：包括多卫星信号接收天线模块、多卫星信号接收射频前端处理模块、基带信号生成模块、解扩模块、采集单元和处理计算机，所述多卫星信号接收天线模块、多卫星信号接收射频前端处理模块、基带信号生成模块、解扩模块、采集单元和处理计算机之间通过数据总线连接，GNSS复合信号通过所述多卫星信号接收天线模块在多卫星信号接收射频前端处理模块内被获取，并在多卫星信号接收射频前端处理模块内经过行滤波和放大处理，形成中频信号，所述基带信号生成模块接收中频信号，并基于同频复数载波生成基带信号，所述解扩模块通过选择相应伪随机码对基带信号进行解扩处理，得到解扩的基带信号，所述采集单元对同一频点上的多卫星信号中的任意一个待采集卫星的多路复用GNSS信号进行采集，处理计算机接收采集单元采集的多路复用GNSS信号，并对其进行信号捕捉、跟踪，得到GNSS卫星定位信息。
进一步改进在于：所述多卫星信号接收射频前端处理模块由第一级带通滤波器、第一级放大器、第二级带通滤波器、混频器、第三级带通滤波器、第二级放大器和A/D转换器组成，所述第一级带通滤波器、第一级放大器、第二级带通滤波器、混频器、第三级带通滤波器、第二级放大器和A/D转换器之间依次连接。
进一步改进在于：所述第一级带通滤波器连接多卫星信号接收天线模块，A/D转换器通过USB接口连接处理计算机。
进一步改进在于：所述基带信号生成模块接收中频信号，并基于同频复数载波生成基带信号时，先控制载波NCO产生与输入中频信号同频率的复数载波，然后将载波NCO产生的复数载波与GNSS复合信号相乘，得到下变频处理后的基带信号。
进一步改进在于：所述解扩模块通过选择相应伪随机码对基带信号进行解扩处理时，先控制码NCO产生与输入中频信号的扩频码同速率的脉冲序列，然后通过伪随机码产生器产生伪随机码，利用脉冲序列驱动伪随机码产生器产生与输入扩频码同速率的伪随机码序列，伪随机码序列直接成为解扩码，再将解扩码与基带信号相乘，得到解扩的基带信号。
进一步改进在于：所述解扩模块通过选择相应伪随机码对基带信号进行解扩处理时，还包括对基带信号中的采样频率、多普勒频率、伪码速率、初始伪码相位和仿真时间长度参数进行处理。
进一步改进在于：所述采集单元对同一频点上的多卫星信号中的任意一个待采集卫星的多路复用GNSS信号进行采集前，需要先确定好待采集卫星以及该采集卫星的待测频点。
本发明的有益效果为：本发明系统可解决现有的GNSS复合增强软件接收系统在接受GNSS信号时，产生信号数据的计算量大，容易出现较大的消耗功率的问题，能够提高多卫星复合信号的稳定接收能力，并且能够有效提高多卫星复合信号的复用效率，通过选择相应伪随机码来解扩，能解决多种信号结构的兼容、多种系统解扩码技术的兼容、多卫星导航系统的性能的兼顾等问题，提高了导航定位的连续性和可靠性。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
本实施例提出GNSS复合增强软件接收系统，包括多卫星信号接收天线模块、多卫星信号接收射频前端处理模块、基带信号生成模块、解扩模块、采集单元和处理计算机，所述多卫星信号接收天线模块、多卫星信号接收射频前端处理模块、基带信号生成模块、解扩模块、采集单元和处理计算机之间通过数据总线连接，GNSS复合信号通过所述多卫星信号接收天线模块在多卫星信号接收射频前端处理模块内被获取，并在多卫星信号接收射频前端处理模块内经过行滤波和放大处理，形成中频信号，所述基带信号生成模块接收中频信号，并基于同频复数载波生成基带信号，所述解扩模块通过选择相应伪随机码对基带信号进行解扩处理，得到解扩的基带信号，所述采集单元对同一频点上的多卫星信号中的任意一个待采集卫星的多路复用GNSS信号进行采集，处理计算机接收采集单元采集的多路复用GNSS信号，并对其进行信号捕捉、跟踪，得到GNSS卫星定位信息。
所述多卫星信号接收射频前端处理模块由第一级带通滤波器、第一级放大器、第二级带通滤波器、混频器、第三级带通滤波器、第二级放大器和A/D转换器组成，所述第一级带通滤波器、第一级放大器、第二级带通滤波器、混频器、第三级带通滤波器、第二级放大器和A/D转换器之间依次连接。
所述第一级带通滤波器连接多卫星信号接收天线模块，A/D转换器通过USB接口连接处理计算机。
所述基带信号生成模块接收中频信号，并基于同频复数载波生成基带信号时，先控制载波NCO产生与输入中频信号同频率的复数载波，然后将载波NCO产生的复数载波与GNSS复合信号相乘，得到下变频处理后的基带信号。
所述解扩模块通过选择相应伪随机码对基带信号进行解扩处理时，先控制码NCO产生与输入中频信号的扩频码同速率的脉冲序列，然后通过伪随机码产生器产生伪随机码，利用脉冲序列驱动伪随机码产生器产生与输入扩频码同速率的伪随机码序列，伪随机码序列直接成为解扩码，再将解扩码与基带信号相乘，得到解扩的基带信号。
所述解扩模块通过选择相应伪随机码对基带信号进行解扩处理时，还包括对基带信号中的采样频率、多普勒频率、伪码速率、初始伪码相位和仿真时间长度参数进行处理。
所述采集单元对同一频点上的多卫星信号中的任意一个待采集卫星的多路复用GNSS信号进行采集前，需要先确定好待采集卫星以及该采集卫星的待测频点。
本发明系统可解决现有的GNSS复合增强软件接收系统在接受GNSS信号时，产生信号数据的计算量大，容易出现较大的消耗功率的问题，能够提高多卫星复合信号的稳定接收能力，并且能够有效提高多卫星复合信号的复用效率，通过选择相应伪随机码来解扩，能解决多种信号结构的兼容、多种系统解扩码技术的兼容、多卫星导航系统的性能的兼顾等问题，提高了导航定位的连续性和可靠性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.GNSS复合增强软件接收系统，其特征在于：包括多卫星信号接收天线模块、多卫星信号接收射频前端处理模块、基带信号生成模块、解扩模块、采集单元和处理计算机，所述多卫星信号接收天线模块、多卫星信号接收射频前端处理模块、基带信号生成模块、解扩模块、采集单元和处理计算机之间通过数据总线连接，GNSS复合信号通过所述多卫星信号接收天线模块在多卫星信号接收射频前端处理模块内被获取，并在多卫星信号接收射频前端处理模块内经过行滤波和放大处理，形成中频信号，所述基带信号生成模块接收中频信号，并基于同频复数载波生成基带信号，所述解扩模块通过选择相应伪随机码对基带信号进行解扩处理，得到解扩的基带信号，所述采集单元对同一频点上的多卫星信号中的任意一个待采集卫星的多路复用GNSS信号进行采集，处理计算机接收采集单元采集的多路复用GNSS信号，并对其进行信号捕捉、跟踪，得到GNSS卫星定位信息。
2.根据权利要求1所述的GNSS复合增强软件接收系统，其特征在于：所述多卫星信号接收射频前端处理模块由第一级带通滤波器、第一级放大器、第二级带通滤波器、混频器、第三级带通滤波器、第二级放大器和A/D转换器组成，所述第一级带通滤波器、第一级放大器、第二级带通滤波器、混频器、第三级带通滤波器、第二级放大器和A/D转换器之间依次连接。
3.根据权利要求2所述的GNSS复合增强软件接收系统，其特征在于：所述第一级带通滤波器连接多卫星信号接收天线模块，A/D转换器通过USB接口连接处理计算机。
4.根据权利要求1所述的GNSS复合增强软件接收系统，其特征在于：所述基带信号生成模块接收中频信号，并基于同频复数载波生成基带信号时，先控制载波NCO产生与输入中频信号同频率的复数载波，然后将载波NCO产生的复数载波与GNSS复合信号相乘，得到下变频处理后的基带信号。
5.根据权利要求1所述的GNSS复合增强软件接收系统，其特征在于：所述解扩模块通过选择相应伪随机码对基带信号进行解扩处理时，先控制码NCO产生与输入中频信号的扩频码同速率的脉冲序列，然后通过伪随机码产生器产生伪随机码，利用脉冲序列驱动伪随机码产生器产生与输入扩频码同速率的伪随机码序列，伪随机码序列直接成为解扩码，再将解扩码与基带信号相乘，得到解扩的基带信号。
6.根据权利要求5所述的GNSS复合增强软件接收系统，其特征在于：所述解扩模块通过选择相应伪随机码对基带信号进行解扩处理时，还包括对基带信号中的采样频率、多普勒频率、伪码速率、初始伪码相位和仿真时间长度参数进行处理。
7.根据权利要求1所述的GNSS复合增强软件接收系统，其特征在于：所述采集单元对同一频点上的多卫星信号中的任意一个待采集卫星的多路复用GNSS信号进行采集前，需要先确定好待采集卫星以及该采集卫星的待测频点。
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