CN202083801U - 一种北斗导航系统卫星信号的捕获电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种北斗导航系统卫星信号的捕获电路。一种北斗导航系统卫星信号的捕获电路，包括控制模块和存储模块，所述的控制模块和存储模块连接，控制模块和存储模块之间连接有A/D转换信号、解调模块、二次量化压缩模块和积分及积分结果排序模块。本实用新型的优点为：一、在某种全球卫星定位系统的卫星数量不足或信号较弱的环境中，可以利用其余两种全球卫星定位系统的卫星来提高接收机的整体性能；二、通过对电路中规模较大的多模式匹配滤波模块进行多模式化，使得原先需要三套分别独立的匹配滤波模块才能完成的功能，现在只需要一个可配置的多模式匹配滤波模块就能实现，大大降低了电路的规模，有利于ASIC的生产和成本的降低。

Description

一种北斗导航系统卫星信号的捕获电路

一、技术领域： 

本实用新型涉及一种卫星信号捕获电路，具体涉及一种北斗导航系统卫星信号的捕获电路。

二、背景技术： 

全球卫星定位系统GPS通过长时间的培育，已经在各行各业得到了广泛的运用，甚至很多人认为卫星定位系统就是GPS。但是，由于GPS系统的特性，使得在全球任何一点，即使在最好的视野情况下，同时能够捕获到卫星信号不超过12颗。当用户处于室内，城市街道，高架桥下，甚至树阴下时，经常会碰到卫星数量少，信号弱，定位偏差大的情况。针对卫星信号弱的情况，有许多专家学者都做了大量的研究，有的公司已经开发出针对弱信号的接收处理装置，使得-150dBm甚至-160dBm的信号已经可以被完美接收。但是，这些技术都不能解决在某些特定环境下可视卫星数目少的情况。

三、实用新型内容： 

本实用新型为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种北斗导航系统

卫星信号的捕获电路，本实用新型降低了成本，且能够更好的捕获信号。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为 ：一种北斗导航系统卫星信号的捕获电路，包括控制模块和存储模块，所述的控制模块和存储模块连接，其特征在于：所述的控制模块和存储模块之间连接有解调模块、二次量化压缩模块和积分及积分结果排序模块，其中解调模块与二次量化压缩模块连接，所述的控制模块分别连接有动态码生成器模块和多模式匹配滤波模块，并且动态码生成器模块与多模式匹配滤波模块连接，多模式匹配滤波模块并与存储模块连接。 

所述的控制模块采用的CPU的型号ARM9。 

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下： 

一、在某种全球卫星定位系统的卫星数量不足或信号较弱的环境中，可以利用其余两种全球卫星定位系统的卫星来提高接收机的整体性能。

二、通过对电路中规模较大的多模式匹配滤波模块进行多模式化，使得原先需要三套分别独立的匹配滤波模块才能完成的功能，现在只需要一个可配置的多模式匹配滤波模块就能实现，大大降低了电路的规模，有利于ASIC的生产和成本的降低。 

四、附图说明： 

图1 为本实用新型的各模块连接框图；

图2工作于伽利略模式下的多模式匹配滤波模块相关器分配方式图；

图3工作于GPS模式下的多模式匹配滤波模块相关器分配方式图；

图4 工作于伽利略模式下的动态码生成器分配方式图；

图5工作于GPS模式下的动态码生成器分配方式图；

图6 动态码生成器结构图；

图7 多模式匹配滤波模块结构图。

五、具体实施方式： 

参见图1：一种北斗导航系统卫星信号的捕获电路，包括控制模块1和存储模块2，所述的控制模块1和存储模块2连接，所述的控制模块1和存储模块2之间连接有A/D转换信号3、解调模块4、二次量化压缩模块5和积分及积分结果排序模块8，其中解调模块4与二次量化压缩模块5连接，所述的控制模块1分别连接有动态码生成器模块7和多模式匹配滤波模块6，并且动态码生成器模块7与多模式匹配滤波模块6连接，多模式匹配滤波模块6并与存储模块2连接，所述的控制模块1采用的CPU的型号为ARM9。

一种捕获北斗、伽利略、GPS三种导航系统卫星信号的电路，包括控制模块，解调模块，二次量化压缩模块，动态码生成器模块，多模式匹配滤波模块，积分及积分结果排序模块和存储模块。解调模块接收射频前端输入的数字信号，对输入信号进行解调，其输出在控制模块的控制下存入存储模块或者直接送给二次量化压缩模块，二次量化压缩模块在控制模块的控制下，对数据进行相位旋转和多普勒频率补偿后，再次将结果在控制模块的控制下存入存储模块，多模式匹配滤波模块在控制模块的控制下，从存储模块中读取二次量化压缩模块处理后的数据放入相关器中，同时，动态码生成器模块也在控制模块的控制下，复现某颗卫星的伪随机码，送入多模式匹配滤波模块的相关器中，二次量化压缩模块的输出结果和动态码生成器模块产生的卫星伪随机码装载完成后，多模式匹配滤波器开始循环相关，每次相关的结果存入存储模块，积分及积分结果排序模块在控制模块的控制下，从存储模块中读取多模式匹配滤波模块的匹配结果，进行积分，并对积分结果进行排序，找出最大的积分结果，送入存储模块。控制模块根据电路运行结果，从存储模块中读出最终的最大积分结果，送给上位软件进行搜星结果判断。 

其中，控制模块由中央处理器CPU担任，可选择的有ARM公司的ARM系列CPU，或者其它任何中央处理器，甚至DSP也是可以的。存储模块的容量为1Mbit或者2Mbit，市场上大型的FPGA完全能够用内部RAM实现。二次压缩量化模块，动态码生成器模块，多模式匹配滤波模块和积分及积分结果排序模块的规模都不是很大，整体规模在1.5万触发器左右。整套电路，如果控制模块采用Xilinx 公司的嵌入式CPU，那么完全可以在Xilinx公司的Virtex2-8000系列FPGA中实现。 

       多模式匹配滤波模块的结构如图7所示,其中相关器链的长度按照卫星伪随机编码长度最长的伽利略全球卫星定位系统的标准设计，在对非伽利略全球卫星定位系统的卫星信号进行匹配滤波时，多余的相关器处于锁定状态，用以降低功耗。或者同时进行多颗卫星信号的匹配滤波。例如，伽利略全球卫星导航系统L1波段的码长为4096，而美国全球卫星定位系统的L1波段的码长为1023，这样，在对美国全球卫星定位系统的卫星进行捕获时，可以同时扫描4颗卫星。大大加快卫星的捕获速度，减少捕获时间，图2为工作于伽利略模式下的多模式匹配滤波模块相关器分配方式图；图3为工作于GPS模式下的多模式匹配滤波模块相关器分配方式图。 

    动态码生成器得结构如图6所示,其中的编码器的设计与多模式匹配滤波器的设计方式相同，根据码长最长的伽利略全球卫星定位系统的4096码长设计码生成器，根据伪随机序列的产生公式，4096个码长需要12个触发器来产生，而美国全球卫星定位系统GPS的码长为1023，仅需要10个触发器就能产生完整码长。因此，在产生GPS的卫星伪随机编码时，有两个触发器在动态码生成器中保持锁定状态，用以降低功耗，图4 为工作于伽利略模式下的动态码生成器分配方式图，是在伽利略模式下使用12个触发器作为伪随机生成码；图5工作于GPS模式下的动态码生成器分配方式图，是选用12个触发点，前10个触发器作为伪随机码生成器，后2个触发器锁定。 

本实用新型中解调模块、二次量化压缩模块和积分及积分结果排序模块均为现有的市售产品，可在市场上买到。 

      本实用新型主要是使接收机能够同时接收多个全球卫星定位系统的定位信号，这样在提高接收机定位精度的同时，也扩大了接收机的实用范围。 

Claims (2)

1.一种北斗导航系统卫星信号的捕获电路，包括控制模块（1）和存储模块（2），所述的控制模块（1）和存储模块（2）连接，其特征在于：所述的控制模块（1）和存储模块（2）之间连接有解调模块（4）、二次量化压缩模块（5）和积分及积分结果排序模块（8），其中解调模块（4）与二次量化压缩模块（5）连接，所述的控制模块（1）分别连接有动态码生成器模块（7）和多模式匹配滤波模块（6），并且动态码生成器模块（7）与多模式匹配滤波模块（6）连接，多模式匹配滤波模块（6）并与存储模块（2）连接。

2.根据权利要求1所述的一种北斗导航系统卫星信号的捕获电路，其特征在于：所述的控制模块（1）采用的CPU的型号为ARM9。

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