CN117471505A - 一种星载导航接收机自恢复方法、装置、设备及介质 - Google Patents
一种星载导航接收机自恢复方法、装置、设备及介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117471505A CN117471505A CN202311788430.XA CN202311788430A CN117471505A CN 117471505 A CN117471505 A CN 117471505A CN 202311788430 A CN202311788430 A CN 202311788430A CN 117471505 A CN117471505 A CN 117471505A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- fpga
- self
- zero
- module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 99
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 74
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 67
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000003471 anti-radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01S19/23—Testing, monitoring, correcting or calibrating of receiver elements
- G01S19/235—Calibration of receiver components
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01S19/35—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain
- G01S19/37—Hardware or software details of the signal processing chain
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
本申请涉及一种星载导航接收机自恢复方法、装置、设备及介质。所述方法包括：针对星载导航接收机的信号处理链路，在DSP超过设定时间阈值未捕获跟踪到GNSS信号时，通过DSP控制FPGA自发自收自测试信号并进行自闭环监测，并在FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到自测试信号时，通过控制FPGA采用配置信息刷新策略进行星载导航接收机自主复位。采用本方法能够在星载导航接收机的信号处理链路出现异常时，进行自主监测及快速恢复，及时消除太空环境下单粒子效应对接收链路的影响，提高了星载导航接收机在轨连续运行能力。
Description
技术领域
本申请涉及星载导航信号接收处理技术领域，特别是涉及一种星载导航接收机自恢复方法、装置、设备及介质。
背景技术
航天器受太空高能粒子辐射产生的单粒子效应影响，硬件器件容易发生单粒子翻转，造成星载设备功能异常或失效。星载导航接收机(也称星载卫星导航接收机)装载在低轨或中高轨道卫星之上，接收GNSS(全球导航卫星系统)卫星导航信号，用于航天器的精密定轨及授时，其在空间高能粒子辐射的影响下，也面临着导航信号接收稳定性问题，影响其对外服务性能。
星载卫星导航接收机主要实现对卫星导航信号的接收处理与精密测距，受温度、天线相位中心点、接收射频通道时延、数字信号处理时延等多种因素的影响，接收机的测距值会存在测量偏差，因此高精度的星载卫星导航接收机一般会设计零值时延信号，接收机自主生成零值时延信号，并通过自闭环接收，得到零值时延信号的测量值，并在GNSS信号测距值中扣除零值时延，从而得到真实的伪距。零值时延信号的处理流程一般为，星载卫星导航接收机生成零值时延基带信号，送入调制器进行上变频后，同接收天线收到的GNSS一起，输出至接收射频通道进行下变频，并输出至接收机，进而完成零值时延的接收和测量。
星载卫星导航接收机一般使用DSP(数字信号处理器)加SRAM(静态随机存取存储器)型FPGA(现场可编程逻辑门阵列)混合架构进行信号处理。其中DSP作为数据运算和逻辑控制单元，负责核心的计算和控制任务；而SRAM型FPGA作为协处理设备，实现数据采集、预处理和信号捕获等。星载卫星导航接收机工作在太空环境下，受单粒子效应影响可能出现GNSS信号接收异常，因此星载卫星导航接收机在出现信号接收中断后的快速自恢复极为重要。传统的抗辐照方法主要分为两类：一是选用宇航级抗辐照器件，二是针对SRAM型FPGA采用三模冗余和配置信息刷新方法，以降低单粒子效应对器件的影响。上述方法均存在一定的不足，第一种方法成本较高，第二类方法则对FPGA的逻辑资源用量、功耗等提出了较高的要求。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种在星载导航接收机出现异常时能够自主监测及快速恢复，以提高星载导航接收机在轨连续运行能力的一种星载导航接收机自恢复方法、装置、设备及介质。
一种星载导航接收机自恢复方法，应用于星载导航接收机的信号处理链路，信号处理链路包括GNSS信号接收链路和零值时延信号收发链路，由射频通道、DA数模转换芯片、DSP、SRAM型FPGA以及AD模数转换芯片构成，射频通道包括零值调制器和下变频器，FPGA包括零值时延信号生成模块、零值时延信号跟踪模块、AD接口模块、数字下变频模块、捕获模块、跟踪模块、电文处理模块以及测试信号生成模块；
所述方法包括：
在星载导航接收机的正常工作过程中，通过DSP控制GNSS信号接收链路和零值时延信号收发链路分别对GNSS信号和零值时延信号进行捕获跟踪；
DSP在超过设定时间阈值未捕获跟踪到GNSS信号时，控制FPGA按照固定时间间隔进行一次自闭环监测，在FPGA进行自闭环监测时，零值时延信号生成模块停止生成零值时延信号，测试信号生成模块开启生成自测试信号，DSP控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪；
当DSP稳定跟踪自测试信号时，判断信号处理链路正常，并控制FPGA切换至正常工作状态；当FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制FPGA采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。
在其中一个实施例中，通过DSP控制GNSS信号接收链路对GNSS信号进行捕获跟踪的步骤包括：
GNSS信号经天线接收后，先进入射频通道中的下变频器转换为中频信号，再进入与射频通道相连的AD模数转换芯片转换为数字信号，之后依次通过FPGA中的AD接口模块和数字下变频模块进行处理并输出，DSP通过控制接口控制FPGA中的捕获模块对数字下变频模块的输出信号进行捕获，并在信号捕获完成后控制FPGA中的跟踪模块和电文处理模块分别对捕获的信号进行信号跟踪和电文译码及解析。
在其中一个实施例中，通过DSP控制零值时延信号收发链路对零值时延信号进行捕获跟踪的步骤包括：
FPGA中的零值时延信号生成模块生成数字基带零值时延信号后，发射至DA数模转换芯片转换为模拟基带信号，然后进入射频通道中的零值调制器进行上变频处理后，与GNSS信号进行合路并进入射频通道中的下变频器进行下变频处理，再进入与射频通道相连的AD模数转换芯片转换为数字信号后，依次输入FPGA中的AD接口模块、数字下变频模块进行处理并输入至零值时延信号跟踪模块进行信号接收；其中，DSP配合FPGA完成对零值时延信号的跟踪处理。
在其中一个实施例中，DSP还用于在稳定跟踪零值时延信号后，计算零值时延测量值，并测量得到零值时延信号收发链路的内部时延。
在其中一个实施例中，通过DSP控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪，包括：
FPGA中的测试信号生成模块生成数字基带自测试信号后，发射至DA数模转换芯片转换为模拟基带信号，然后进入射频通道中的零值调制器进行上变频处理转换为射频模拟信号后，再进入射频通道中的下变频器进行下变频处理，转换为模拟中频信号，再经AD模数转换芯片转换为数字信号后，依次通过FPGA中的AD接口模块和数字下变频模块进行处理并输出，DSP通过控制接口控制FPGA中的捕获模块对数字下变频模块的输出信号进行捕获，并在信号捕获完成后控制FPGA中的跟踪模块对捕获的信号进行信号跟踪。
在其中一个实施例中，自测试信号与GNSS信号的伪码生成方式、伪码速率、调制方式以及中心频点一致。
在其中一个实施例中，零值时延信号生成模块与测试信号生成模块的前端分别连接有一个选通开关，当FPGA处于正常工作状态时，零值时延信号生成模块前端的选通开关处于选通状态，零值时延信号正常生成，测试信号生成模块前端的选通开关处于断开状态，自测试信号不生成；当FPGA处于自闭环监测状态时，零值时延信号生成模块前端的选通开关处于断开状态，零值时延信号停止生成，测试信号生成模块前端的选通开关处于选通状态，自测试信号开始生成。
在其中一个实施例中，FPGA进行星载导航接收机自主复位所采用的预设策略包括FPGA配置信息刷新策略。
在其中一个实施例中，当FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制FPGA采用FPGA配置信息刷新策略进行星载导航接收机自主复位；其中，FPGA进行自闭环监测的总时长大于FPGA的配置信息刷新周期。
一种星载导航接收机自恢复装置，应用于星载导航接收机的信号处理链路，信号处理链路包括GNSS信号接收链路和零值时延信号收发链路，由射频通道、DA数模转换芯片、DSP、SRAM型FPGA以及AD模数转换芯片构成，射频通道包括零值调制器和下变频器，FPGA包括零值时延信号生成模块、零值时延信号跟踪模块、AD接口模块、数字下变频模块、捕获模块、跟踪模块、电文处理模块以及测试信号生成模块；
所述装置包括：
信号捕获跟踪模块，用于在星载导航接收机的正常工作过程中，通过DSP控制GNSS信号接收链路和零值时延信号收发链路分别对GNSS信号和零值时延信号进行捕获跟踪；
自闭环监测模块，用于DSP在超过设定时间阈值未捕获跟踪到GNSS信号时，控制FPGA按照固定时间间隔进行一次自闭环监测，在FPGA进行自闭环监测时，零值时延信号生成模块停止生成零值时延信号，测试信号生成模块开启生成自测试信号，DSP控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪；
自主复位模块，用于当DSP稳定跟踪自测试信号时，判断信号处理链路正常，并控制FPGA切换至正常工作状态；当FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制FPGA采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
在星载导航接收机的正常工作过程中，通过DSP控制GNSS信号接收链路和零值时延信号收发链路分别对GNSS信号和零值时延信号进行捕获跟踪；
DSP在超过设定时间阈值未捕获跟踪到GNSS信号时，控制FPGA按照固定时间间隔进行一次自闭环监测，在FPGA进行自闭环监测时，零值时延信号生成模块停止生成零值时延信号，测试信号生成模块开启生成自测试信号，DSP控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪；
当DSP稳定跟踪自测试信号时，判断信号处理链路正常，并控制FPGA切换至正常工作状态；当FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制FPGA采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
在星载导航接收机的正常工作过程中，通过DSP控制GNSS信号接收链路和零值时延信号收发链路分别对GNSS信号和零值时延信号进行捕获跟踪；
DSP在超过设定时间阈值未捕获跟踪到GNSS信号时，控制FPGA按照固定时间间隔进行一次自闭环监测，在FPGA进行自闭环监测时，零值时延信号生成模块停止生成零值时延信号，测试信号生成模块开启生成自测试信号，DSP控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪；
当DSP稳定跟踪自测试信号时，判断信号处理链路正常，并控制FPGA切换至正常工作状态；当FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制FPGA采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。
上述一种星载导航接收机自恢复方法、装置、设备及介质，针对星载导航接收机的信号处理链路，在DSP超过设定时间阈值未捕获跟踪到GNSS信号时，通过DSP控制FPGA自发自收自测试信号并进行自闭环监测，并在FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到自测试信号时，通过控制FPGA采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。采用本方法能够在星载导航接收机的信号处理链路出现异常时，进行自主监测及快速恢复，及时消除太空环境下单粒子效应对接收链路的影响，提高星载导航接收机在轨连续运行能力。
附图说明
图1为一个实施例中GNSS信号接收链路示意图；
图2为一个实施例中零值时延信号收发链路示意图；
图3为一个实施例中信号自闭环监测的流程示意图；
图4为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，提供了一种星载导航接收机自恢复方法，应用于星载导航接收机的信号处理链路，信号处理链路包括GNSS信号接收链路和零值时延信号收发链路，由射频通道、DA数模转换芯片、DSP、SRAM型FPGA以及AD模数转换芯片构成，射频通道包括零值调制器和下变频器，FPGA包括零值时延信号生成模块、零值时延信号跟踪模块、AD接口模块、数字下变频模块、捕获模块、跟踪模块、电文处理模块以及测试信号生成模块；其中，射频通道中的零值调制器用于对接收信号进行上变频处理，射频通道中的下变频器用于对接收信号进行下变频处理，转换为中频信号，AD模数转换芯片用于射频通道输出的中频信号进行模数转换，得到数字信号；
所述方法包括以下步骤：
在星载导航接收机的正常工作过程中，通过DSP控制GNSS信号接收链路和零值时延信号收发链路分别对GNSS信号和零值时延信号进行捕获跟踪；
DSP在超过设定时间阈值未捕获跟踪到GNSS信号时，控制FPGA按照固定时间间隔进行一次自闭环监测，在FPGA进行自闭环监测时，零值时延信号生成模块停止生成零值时延信号，测试信号生成模块开启生成自测试信号，DSP控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪；
当DSP稳定跟踪自测试信号时，判断信号处理链路正常，并控制FPGA切换至正常工作状态；当FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制FPGA采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。
在其中一个实施例中，如图1所示，通过DSP控制GNSS信号接收链路对GNSS信号进行捕获跟踪的步骤包括：
GNSS信号经天线接收后，先进入射频通道中的下变频器转换为中频信号，再进入与射频通道相连的AD模数转换芯片转换为数字信号，之后依次通过FPGA中的AD接口模块和数字下变频模块进行处理并输出，DSP通过控制接口控制FPGA中的捕获模块对数字下变频模块的输出信号进行捕获，并在信号捕获完成后控制FPGA中的跟踪模块和电文处理模块分别对捕获的信号进行信号跟踪和电文译码及解析。
在其中一个实施例中，如图2所示，通过DSP控制零值时延信号收发链路对零值时延信号进行捕获跟踪的步骤包括：
零值时延信号的伪码生成方式或伪码速率等与正常GNSS信号略有不同。
FPGA中的零值时延信号生成模块生成数字基带零值时延信号后，发射至DA数模转换芯片转换为模拟基带信号，然后进入射频通道中的零值调制器进行上变频处理后，与GNSS信号进行合路并进入射频通道中的下变频器进行下变频处理，再进入与射频通道相连的AD模数转换芯片转换为数字信号后，依次输入FPGA中的AD接口模块、数字下变频模块进行处理并输入至零值时延信号跟踪模块进行信号接收；其中，DSP配合FPGA完成对零值时延信号的跟踪处理。
在其中一个实施例中，DSP还用于在稳定跟踪零值时延信号后，计算零值时延测量值，并测量得到零值时延信号收发链路的内部时延。
在其中一个实施例中，通过DSP控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪，包括：
FPGA中的测试信号生成模块生成数字基带自测试信号后，发射至DA数模转换芯片转换为模拟基带信号，然后进入射频通道中的零值调制器进行上变频处理转换为射频模拟信号后，再进入射频通道中的下变频器进行下变频处理，转换为模拟中频信号，再经AD模数转换芯片转换为数字信号后，依次通过FPGA中的AD接口模块和数字下变频模块进行处理并输出，DSP通过控制接口控制FPGA中的捕获模块对数字下变频模块的输出信号进行捕获，并在信号捕获完成后控制FPGA中的跟踪模块对捕获的信号进行信号跟踪。
在其中一个实施例中，自测试信号与GNSS信号的伪码生成方式、伪码速率、调制方式以及中心频点一致。可以理解，通过这种设计，自测试信号的接收可以复用GNSS信号接收链路实现。
在其中一个实施例中，如图1和图2所示，在其中一个实施例中，零值时延信号生成模块与测试信号生成模块的前端分别连接有一个选通开关，当FPGA处于正常工作状态时，零值时延信号生成模块前端的选通开关处于选通状态，零值时延信号正常生成，测试信号生成模块前端的选通开关处于断开状态，自测试信号不生成；当FPGA处于自闭环监测状态时，零值时延信号生成模块前端的选通开关处于断开状态，零值时延信号停止生成，测试信号生成模块前端的选通开关处于选通状态，自测试信号开始生成。
在其中一个实施例中，FPGA进行星载导航接收机自主复位所采用的预设策略包括FPGA配置信息刷新策略。
在其中一个实施例中，当FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制FPGA采用FPGA配置信息刷新策略进行星载导航接收机自主复位；其中，FPGA进行自闭环监测的总时长大于FPGA的配置信息刷新周期。
可以理解，考虑到SRAM型FPGA通常采用配置信息刷新策略进行加固设计，在受到单粒子效应影响时，可通过配置信息刷新恢复正常状态。因此在通过自闭环监测进行自主复位时，若进行自闭环监测的总时长小于SRAM型FPGA的配置信息刷新周期，则其配置信息刷新策略将起不到应有的作用。因此可通过小频度多次检测的方法避免该问题，在略大于配置刷新周期的时间内，连续多次自闭环监测失败，则进行自主复位。一般星载SRAM型FPGA配置刷新周期在4分钟以内，因此星载导航接收机在4分钟左右即可得到恢复。
在一个具体地实施例中，信号自闭环监测的流程如图3所示，在星载导航接收机的GNSS信号均处于无法锁定状态，且时长超过1.5分钟时，由DSP控制FPGA切换至自闭环监测模式。如果此时自测试信号能够实现稳定跟踪，说明星载导航接收机本身的信号处理链路正常，收不到信号是由于外部无信号；考虑到星载导航接收机中SRAM型FPGA的配置刷新周期为3.5分钟左右，且为了防止出现虚警，当星载导航接收机所有信号均处于无法锁定状态时，每隔1.5分钟进行一次自闭环监测。若连续三次（共计4.5分钟）监测出现信号无法锁定，则说明信号处理链路出现问题，主动进行自主复位，从而实现快速自恢复。此时，若SRAM型FPGA未采用配置信息刷新策略，则可以对上述处理过程进行简化，自测试信号无法锁定的现象出现一次即可说明信号处理链路出现问题，此时可主动进行自主复位。
进一步地，本申请所提供的一种星载导航接收机自恢复方法经过星载导航接收机在地面的SRAM型FPGA单粒子翻转故障注入实验检验，实验结果统计表明，60%左右的单粒子引发的接收链路异常问题，均可由该技术得到恢复，有效证明了采用本方法能够在星载导航接收机的信号处理链路出现异常时，进行自主监测及快速恢复，及时消除太空环境下单粒子效应对接收链路的影响。
应该理解的是，虽然图3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，提供了一种星载导航接收机自恢复装置，应用于星载导航接收机的信号处理链路，信号处理链路包括GNSS信号接收链路和零值时延信号收发链路，由射频通道、DA数模转换芯片、DSP、SRAM型FPGA以及AD模数转换芯片构成，射频通道包括零值调制器和下变频器，FPGA包括零值时延信号生成模块、零值时延信号跟踪模块、AD接口模块、数字下变频模块、捕获模块、跟踪模块、电文处理模块以及测试信号生成模块；
所述装置包括：
信号捕获跟踪模块，用于在星载导航接收机的正常工作过程中，通过DSP控制GNSS信号接收链路和零值时延信号收发链路分别对GNSS信号和零值时延信号进行捕获跟踪；
自闭环监测模块，用于DSP在超过设定时间阈值未捕获跟踪到GNSS信号时，控制FPGA按照固定时间间隔进行一次自闭环监测，在FPGA进行自闭环监测时，零值时延信号生成模块停止生成零值时延信号，测试信号生成模块开启生成自测试信号，DSP控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪；
自主复位模块，用于当DSP稳定跟踪自测试信号时，判断信号处理链路正常，并控制FPGA切换至正常工作状态；当FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制FPGA采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。
关于星载导航接收机自恢复装置的具体限定可以参见上文中对于星载导航接收机自恢复方法的限定，在此不再赘述。上述星载导航接收机自恢复装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种星载导航接收机自恢复方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
在星载导航接收机的正常工作过程中，通过DSP控制GNSS信号接收链路和零值时延信号收发链路分别对GNSS信号和零值时延信号进行捕获跟踪；
DSP在超过设定时间阈值未捕获跟踪到GNSS信号时，控制FPGA按照固定时间间隔进行一次自闭环监测，在FPGA进行自闭环监测时，零值时延信号生成模块停止生成零值时延信号，测试信号生成模块开启生成自测试信号，DSP控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪；
当DSP稳定跟踪自测试信号时，判断信号处理链路正常，并控制FPGA切换至正常工作状态；当FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制FPGA采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
在星载导航接收机的正常工作过程中，通过DSP控制GNSS信号接收链路和零值时延信号收发链路分别对GNSS信号和零值时延信号进行捕获跟踪；
DSP在超过设定时间阈值未捕获跟踪到GNSS信号时，控制FPGA按照固定时间间隔进行一次自闭环监测，在FPGA进行自闭环监测时，零值时延信号生成模块停止生成零值时延信号，测试信号生成模块开启生成自测试信号，DSP控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪；
当DSP稳定跟踪自测试信号时，判断信号处理链路正常，并控制FPGA切换至正常工作状态；当FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制FPGA采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种星载导航接收机自恢复方法，其特征在于，应用于星载导航接收机的信号处理链路，所述信号处理链路包括GNSS信号接收链路和零值时延信号收发链路，由射频通道、DA数模转换芯片、DSP、SRAM型FPGA以及AD模数转换芯片构成，所述射频通道包括零值调制器和下变频器，FPGA包括零值时延信号生成模块、零值时延信号跟踪模块、AD接口模块、数字下变频模块、捕获模块、跟踪模块、电文处理模块以及测试信号生成模块；
所述方法包括：
在所述星载导航接收机的正常工作过程中，通过DSP控制所述GNSS信号接收链路和所述零值时延信号收发链路分别对GNSS信号和零值时延信号进行捕获跟踪；
DSP在超过设定时间阈值未捕获跟踪到所述GNSS信号时，控制FPGA按照固定时间间隔进行一次自闭环监测，在FPGA进行自闭环监测时，所述零值时延信号生成模块停止生成零值时延信号，所述测试信号生成模块开启生成自测试信号，DSP控制所述信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪；
当DSP稳定跟踪所述自测试信号时，判断所述信号处理链路正常，并控制FPGA切换至正常工作状态；当FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到所述自测试信号时，判断所述信号处理链路存在故障，并控制FPGA采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过DSP控制所述GNSS信号接收链路对GNSS信号进行捕获跟踪的步骤包括：
所述GNSS信号经天线接收后，先进入射频通道中的下变频器转换为中频信号，再进入与所述射频通道相连的AD模数转换芯片转换为数字信号，之后依次通过FPGA中的AD接口模块和数字下变频模块进行处理并输出，DSP通过控制接口控制FPGA中的捕获模块对所述数字下变频模块的输出信号进行捕获，并在信号捕获完成后控制FPGA中的跟踪模块和电文处理模块分别对捕获的信号进行信号跟踪和电文译码及解析。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过DSP控制所述零值时延信号收发链路对零值时延信号进行捕获跟踪的步骤包括：
FPGA中的零值时延信号生成模块生成数字基带零值时延信号后，发射至DA数模转换芯片转换为模拟基带信号，然后进入射频通道中的零值调制器进行上变频处理后，与GNSS信号进行合路并进入射频通道中的下变频器进行下变频处理，再进入与所述射频通道相连的AD模数转换芯片转换为数字信号后，依次输入FPGA中的AD接口模块、数字下变频模块进行处理并输入至零值时延信号跟踪模块进行信号接收；其中，DSP配合FPGA完成对零值时延信号的跟踪处理。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述DSP还用于在稳定跟踪所述零值时延信号后，计算零值时延测量值，并测量得到所述零值时延信号收发链路的内部时延。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过DSP控制所述信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪，包括：
FPGA中的测试信号生成模块生成数字基带自测试信号后，发射至DA数模转换芯片转换为模拟基带信号，然后进入射频通道中的零值调制器进行上变频处理转换为射频模拟信号后，再进入射频通道中的下变频器进行下变频处理，转换为模拟中频信号，再经AD模数转换芯片转换为数字信号后，依次通过FPGA中的AD接口模块和数字下变频模块进行处理并输出，DSP通过控制接口控制FPGA中的捕获模块对所述数字下变频模块的输出信号进行捕获，并在信号捕获完成后控制FPGA中的跟踪模块对捕获的信号进行信号跟踪。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自测试信号与所述GNSS信号的伪码生成方式、伪码速率、调制方式以及中心频点一致。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述零值时延信号生成模块与所述测试信号生成模块的前端分别连接有一个选通开关，当FPGA处于正常工作状态时，所述零值时延信号生成模块前端的选通开关处于选通状态，所述零值时延信号正常生成，所述测试信号生成模块前端的选通开关处于断开状态，所述自测试信号不生成；当FPGA处于自闭环监测状态时，所述零值时延信号生成模块前端的选通开关处于断开状态，所述零值时延信号停止生成，所述测试信号生成模块前端的选通开关处于选通状态，所述自测试信号开始生成。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述FPGA进行星载导航接收机自主复位所采用的预设策略包括FPGA配置信息刷新策略。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到所述自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制FPGA采用FPGA配置信息刷新策略进行星载导航接收机自主复位；其中，FPGA进行自闭环监测的总时长大于FPGA的配置信息刷新周期。
10.一种星载导航接收机自恢复装置，其特征在于，应用于星载导航接收机的信号处理链路，所述信号处理链路包括GNSS信号接收链路和零值时延信号收发链路，由射频通道、DA数模转换芯片、DSP、SRAM型FPGA以及AD模数转换芯片构成，所述射频通道包括零值调制器和下变频器，FPGA包括零值时延信号生成模块、零值时延信号跟踪模块、AD接口模块、数字下变频模块、捕获模块、跟踪模块、电文处理模块以及测试信号生成模块；
所述装置包括：
信号捕获跟踪模块，用于在所述星载导航接收机的正常工作过程中，通过DSP控制所述GNSS信号接收链路和所述零值时延信号收发链路分别对GNSS信号和零值时延信号进行捕获跟踪；
自闭环监测模块，用于DSP在超过设定时间阈值未捕获跟踪到所述GNSS信号时，控制FPGA按照固定时间间隔进行一次自闭环监测，在FPGA进行自闭环监测时，所述零值时延信号生成模块停止生成零值时延信号，所述测试信号生成模块开启生成自测试信号，DSP控制所述信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪；
自主复位模块，用于当DSP稳定跟踪所述自测试信号时，判断所述信号处理链路正常，并控制FPGA切换至正常工作状态；当FPGA连续进行设定次数的自闭环监测，但DSP仍未正常接收到所述自测试信号时，判断所述信号处理链路存在故障，并控制FPGA采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。
11.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至9中任一项所述方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至9中任一项所述的方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311788430.XA CN117471505B (zh) | 2023-12-25 | 2023-12-25 | 一种星载导航接收机自恢复方法、装置、设备及介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311788430.XA CN117471505B (zh) | 2023-12-25 | 2023-12-25 | 一种星载导航接收机自恢复方法、装置、设备及介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117471505A true CN117471505A (zh) | 2024-01-30 |
| CN117471505B CN117471505B (zh) | 2024-02-27 |
Family
ID=89639873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311788430.XA Active CN117471505B (zh) | 2023-12-25 | 2023-12-25 | 一种星载导航接收机自恢复方法、装置、设备及介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117471505B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5450447A (en) * | 1992-09-30 | 1995-09-12 | Rockwell International Corporation | Adaptive variable-gain phase and frequency locked loop for rapid carrier acquisition |
| US20070008217A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Chun Yang | Method and device for acquiring weak global navigation satellite system (GNSS) signals |
| JP2009033753A (ja) * | 2008-08-13 | 2009-02-12 | Qualcomm Inc | 改良された時間追跡ループ |
| CN111948464A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-11-17 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 偏馈无线闭环自跟踪校相系统 |
| CN113031032A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-06-25 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种卫星导航设备的零值信号自闭环处理方法 |
| CN113114339A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-07-13 | 中国人民解放军国防科技大学 | 星载导航接收机、零值信号增益控制方法及存储介质 |
-
2023
- 2023-12-25 CN CN202311788430.XA patent/CN117471505B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5450447A (en) * | 1992-09-30 | 1995-09-12 | Rockwell International Corporation | Adaptive variable-gain phase and frequency locked loop for rapid carrier acquisition |
| US20070008217A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Chun Yang | Method and device for acquiring weak global navigation satellite system (GNSS) signals |
| JP2009033753A (ja) * | 2008-08-13 | 2009-02-12 | Qualcomm Inc | 改良された時間追跡ループ |
| CN111948464A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-11-17 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 偏馈无线闭环自跟踪校相系统 |
| CN113114339A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-07-13 | 中国人民解放军国防科技大学 | 星载导航接收机、零值信号增益控制方法及存储介质 |
| CN113031032A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-06-25 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种卫星导航设备的零值信号自闭环处理方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| LONG HUANG等: ""Suppression of Jammer Multipath in GNSS Antenna Array Receiver"", 《REMOTE SENSING》, 13 January 2022 (2022-01-13), pages 1 - 15 * |
| 陈飞强等: ""卫星导航接收机中快扫频干扰低复杂度抑制方法"", 《国防科技大学学报》, vol. 45, no. 5, 31 October 2023 (2023-10-31), pages 105 - 110 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117471505B (zh) | 2024-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI436085B (zh) | 行動裝置、全球導航衛星系統裝置及省電方法 | |
| CN104021051A (zh) | 用于星载扩频应答机单粒子翻转故障的监测及纠正装置 | |
| CA2885545C (en) | System and methods for reducing gnss receiver power usage by leveraging signals of opportunity to predict gnss availability | |
| CN117471505B (zh) | 一种星载导航接收机自恢复方法、装置、设备及介质 | |
| CN110489376B (zh) | 卫星整星硬件在轨重构框架系统及重构方法 | |
| CN103616702B (zh) | 一种高灵敏度北斗卫星信号捕获方法和装置 | |
| CN113985451A (zh) | 一种基于卡尔曼滤波跟踪环路的导航欺骗检测方法和装置 | |
| CN112242866B (zh) | 基于星间链路单向测量的北斗卫星星钟自主健康管理系统 | |
| CN115099581B (zh) | 一种卫星的动态任务规划方法、装置、电子设备及介质 | |
| CN112597643B (zh) | 航天测控系统的可靠性建模方法和装置 | |
| CN110119112A (zh) | 一种可靠的sram型fpga自主恢复系统及方法 | |
| CN112748406B (zh) | 一种星载雷达综合数字处理装置 | |
| CN111398678B (zh) | 星载相控阵天线载波串扰抑制指标的测试方法及装置 | |
| Flett et al. | The RADARSAT constellation mission: Meeting the government of Canada's needs and requirements | |
| Hafidhi et al. | Reducing the impact of internal upsets inside the correlation process in gps receivers | |
| Lacheta et al. | Generic digital monopulse tracking receiver for advanced communication satellites | |
| Yu et al. | Satellite network design method applicable to orbit determination and communication for GNSS | |
| Wang et al. | Integrity monitoring of Global Navigation Satellite System/Inertial Navigation System integrated navigation system based on dynamic fading filter optimisation | |
| CN116208236B (zh) | 一种sar卫星星座任务规划方法 | |
| Takayama et al. | Observation of atmospheric influence on OICETS inter-orbit laser communication demonstrations | |
| Layland et al. | Interagency array study report | |
| CN117492049B (zh) | 抗干扰条件下的高精度授时方法和装置 | |
| Buitrago-Leiva et al. | Towards a second life for Zombie Satellites: Anomaly occurrence and potential recycling assessment | |
| Rodrigues et al. | Radiation-hardening and testing approach for bringing a terrestrial RF transceiver to the space environment | |
| Zhou et al. | Approximate method for reliability assessment of complex phased mission systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Zhe Inventor after: Lu Zukun Inventor after: Huang Long Inventor after: Li Baiyu Inventor after: Zhou Haiyang Inventor after: Xiao Zhibin Inventor after: Wu Jian Inventor after: Chen Feiqiang Inventor after: Xue Zhihao Inventor before: Liu Zhe Inventor before: Lu Zukun Inventor before: Huang Long Inventor before: Li Baiyu Inventor before: Zhou Haiyang Inventor before: Xiao Zhibin Inventor before: Wu Jian Inventor before: Chen Feiqiang Inventor before: Xue Zhihao |