CN204462393U - 一种卫星信号处理的电路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卫星信号处理的电路结构，包括L1信号处理电路、L2信号处理电路和信号中央处理电路，所述L1信号处理电路包括L1信号载波跟踪环路、L1信号码跟踪环路、L1信号相关器和L1信号P码处理电路，所述L2信号处理电路包括L2信号载波跟踪环路、L2信号码跟踪环路、L2信号W码估计电路、交叉相乘器和L2信号相关器，所述L1信号P码处理电路依次经所述L1信号载波跟踪环路、L1信号码跟踪环路和L1信号相关器与所述信号中央处理电路相连。本实用新型提供的卫星信号处理的电路结构，精度高、电路结构简单。

Description

一种卫星信号处理的电路结构

技术领域

本实用新型涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种卫星信号处理的电路结构。

背景技术

卫星导航就是接收导航卫星发送的导航定位信号，并将导航卫星作为动态已知位置，实时地测定在当前位置和速度。其中涉及GNSS(Global Navigation Satellite System，即全球导航卫星系统)领域中双频GPS接收机的L2信号捕获与跟踪方法。GPS卫星信号通常采用伪随机码(PRN)进行扩频调制。GPS卫星信号主要有C/A码(Coarse粗码，民用码)和P码(Prec ise，精码)，C/A码加载在L1载波上，P码分别加载在L1和L2载波上，L1的频率为1575.42MHz，L2的频率为1227.6MHz，C/A码的码率为1.023M，P码的码率为10.23M。GPS为美国军方所控制，当美国军方实行所谓的AS政策时，调制在L1和L2载波上的信号则由P码与保密的W码异或而成，被称为Y码，目前已知的W的码率特征为500K。射频信号经低噪声前置放大器放大后经功分器分成L1和L2两路信号，这两路信号经过滤波、变频、解调后，通过A/D变换器转成数字信号送入基带处理器。基带处理器首先对输入的L1和L2信号进行各通道都必须的和相同的前端处理。处理后的L1和L2信号同时送入多个处理通道以实现对多颗卫星的同时跟踪。基带电路主要包括L1/L2载波跟踪环路、C/A码跟踪环路、C/A码相关电路、L1-P/L2-P码跟踪环路、L1-W/L2-W码估计电路、L1与L2相乘电路、L2相关电路、测量数据锁存电路等。对于C/A码的跟踪采用的是常规扩频解扩处理方法，基带信号经过载波环消除载波后由C/A码环进行解扩，解扩电路输出超前(Early，即后面的E)、即时(Prompt，即后面的P)和滞后(Late，即后面的L)三种延时信号输出，超前和滞后输出用来实现C/A码的跟踪，而即时信号P输出用来实现对载波环的锁定，同时也提供信噪比的检测和导航数据的识别。对于P码而言，由于L1-P和L2-P被保密的W码加密成了Y码，而保密的W码对民用用户是未知的，这就造成了传统的跟踪方案不能对L2信号进行直接跟踪。但可以利用L2信号的一些特征来实现对L2信号的跟踪，目前，已提出的L2信号跟踪方法主要有L2平方法、L1乘L2互相关方法、P码辅助平方法、Z跟踪L2相位恢复法、软判决Z跟踪方法、最大似然半无码L2解调方法。

因为需要根据有限的W码特征实现对加密的P码(即Y码)进行捕获与跟踪，在此过程中必将导致信号的损失，所以如何保证对L2信号处理的质量成为设计的难点之一。由于前三种方法是在P码没有解扩的情况下进行的处理，所以对信号的损失很大，跟踪效果很差，在低信号强度下很难实现对卫星的跟踪，不是目前使用的主要方法。第四种Z跟踪技术先对L1-P和L2-P进行解扩去P码后，将信号带宽降到W码带宽500KHz，降低了噪声对信号的影响。再利用L1-P和L2-P附带信息相同的特性，通过L1和L2相乘消除W码的影响，极大提高了系统的性能，降低了W码未知带来的损失。后两方法是在第四种方法的改进，通过更复杂的处理达到提高效果的目的。但是，这些方法中均需要以复杂的电路结构和高性能的处理器为代价，不仅成本高，而且性能难以做到稳定可靠，这样就给GPS导航技术的大规模普及应用带来了一定的障碍。

实用新型内容

鉴于目前卫星导航技术领域存在的上述不足，本实用新型提供一种卫星信号处理的电路结构，精度高、电路结构简单、处理过程快捷、成本较低、工作性能稳定可靠。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种卫星信号处理的电路结构，所述卫星信号处理的电路结构包括L1信号处理电路、L2信号处理电路和信号中央处理电路，所述L1信号处理电路包括L1信号载波跟踪环路、L1信号码跟踪环路、L1信号相关器和L1信号P码处理电路，所述L2信号处理电路包括L2信号载波跟踪环路、L2信号码跟踪环路、L2信号W码估计电路、交叉相乘器和L2信号相关器，所述L1信号P码处理电路依次经所述L1信号载波跟踪环路、L1信号码跟踪环路和L1信号相关器与所述信号中央处理电路相连，所述L2信号载波跟踪环路依次经所述L2信号码跟踪环路、L2信号W码估计电路、交叉相乘器和L2信号相关器与所述信号中央处理电路相连。

依照本实用新型的一个方面，所述L1信号载波跟踪环路依次经所述L1信号码跟踪环路、L1信号相关器和所述L1信号P码处理电路与所述交叉相乘器相连。

依照本实用新型的一个方面，所述L1信号载波跟踪环路包括L1信号载波数控振荡器和L1信号复混合器，所述L1信号复混合器与所述L1信号码跟踪环路相连接，且所述的L1信号复混合器通过所述L1信号载波数控振荡器与所述信号中央处理电路相连。

依照本实用新型的一个方面，所述L1信号码跟踪环路包括L1信号码数控振荡器、十分频器、C/A码产生器和第一乘法器，所述L1信号码数控振荡器通过所述十分频器、C/A码产生器和第一乘法器与所述L1信号相关器相连接，所述L1信号复混合器与所述第一乘法器的输入端相连接，所述C/A码产生器分别与所述L1信号相关器和信号中央处理电路相连接。

依照本实用新型的一个方面，所述L1信号P码处理电路包括P1码产生器、第二乘法器、W1码周期产生器和W比特积分器，所述L1信号码数控振荡器通过所述P1码产生器、W1码周期产生器、W比特积分器与所述交叉相乘器相连接，所述P1码产生器通过所述第二乘法器与所述W比特积分器相连接，所述L1信号复混合器与所述第二乘法器的输入端相连接，所述P1码产生器与所述信号中央处理电路相连接。

依照本实用新型的一个方面，所述L2信号载波跟踪环路包括L2信号载波数控振荡器和L2信号复混合器，所述L2信号复混合器与所述L2信号码跟踪环路相连接，所述L2信号复混合器通过所述L2信号载波数控振荡器与所述信号中央处理电路相连接。

依照本实用新型的一个方面，所述L2信号码跟踪环路包括L2信号码数控振荡器、P2码产生器和消P2码电路，所述L2信号码数控振荡器依次通过所述P2码产生器和消P2码电路与所述的L2信号W码估计电路相连接，所述P2码产生器分别与所述的L2信号W码估计电路和信号中央处理电路相连接，所述的L2信号复混合器与所述消P2码电路相连接。

依照本实用新型的一个方面，所述L2信号W码估计电路包括W2码周期产生器和W2码积分器，所述P2码产生器依次通过所述W2码周期产生器、W2码积分器与所述交叉相乘器相连接，所述消P2码电路与所述W2码积分器相连接。

本实用新型实施的优点：本实用新型所述的卫星信号处理的电路结构通过将所述L1信号P码处理电路依次经所述L1信号载波跟踪环路、L1信号码跟踪环路和L1信号相关器与所述信号中央处理电路相连，所述L2信号载波跟踪环路依次经所述L2信号码跟踪环路、L2信号W码估计电路、交叉相乘器和L2信号相关器与所述信号中央处理电路相连，在解扩去除P码后利用W码的周期信息，在W码周期上进行积分，分别在L1信号和L2信号上实现对W码的估计，再通过将L1与L2的估计W码相乘以消除未知W码和调制数据的影响，从而实现对L2信号的跟踪，不仅大大提高了系统的速度和性能，同时大大降低了整个系统实现的规模，有效降低了成本，精度高、电路结构简单、处理过程快捷、成本较低、工作性能稳定可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所述的一种卫星信号处理的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种卫星信号处理的电路结构，所述卫星信号处理的电路结构包括L1信号处理电路、L2信号处理电路和信号中央处理电路3，所述L1信号处理电路包括L1信号载波跟踪环路、L1信号码跟踪环路、L1信号相关器17和L1信号P码处理电路，所述L2信号处理电路包括L2信号载波跟踪环路、L2信号码跟踪环路、L2信号W码估计电路、交叉相乘器28和L2信号相关器29，所述L1信号P码处理电路依次经所述L1信号载波跟踪环路、L1信号码跟踪环路和L1信号相关器17与所述信号中央处理电路3相连，所述L2信号载波跟踪环路依次经所述L2信号码跟踪环路、L2信号W码估计电路、交叉相乘器28和L2信号相关器29与所述信号中央处理电路3相连。在解扩去除P码后利用W码的周期信息，在W码周期上进行积分，分别在L1信号和L2信号上实现对W码的估计，再通过将L1与L2的估计W码相乘以消除未知W码和调制数据的影响，从而实现对L2信号的跟踪，不仅大大提高了系统的速度和性能，同时大大降低了整个系统实现的规模，有效降低了成本，精度高、电路结构简单、处理过程快捷、成本较低、工作性能稳定可靠。

在实际应用中，所述L1信号载波跟踪环路可依次经所述L1信号码跟踪环路、L1信号相关器17和所述L1信号P码处理电路与所述交叉相乘器28相连。

在实际应用中，所述L1信号载波跟踪环路可包括L1信号载波数控振荡器11和L1信号复混合器12，所述L1信号复混合器12与所述L1信号码跟踪环路相连接，且所述的L1信号复混合器12通过所述L1信号载波数控振荡器11与所述信号中央处理电路3相连。

在实际应用中，所述L1信号码跟踪环路可包括L1信号码数控振荡器14、十分频器15、C/A码产生器16和第一乘法器18，所述L1信号码数控振荡器14通过所述十分频器15、C/A码产生器16和第一乘法器18与所述L1信号相关器17相连接，所述L1信号复混合器12与所述第一乘法器18的输入端相连接，所述C/A码产生器16分别与所述L1信号相关器17和信号中央处理电路3相连接。

在实际应用中，所述L1信号P码处理电路可包括P1码产生器13、第二乘法器19、W1码周期产生器10和W比特积分器101，所述L1信号码数控振荡器11通过所述P1码产生器13、W1码周期产生器10、W比特积分器101与所述交叉相乘器28相连接，所述P1码产生器13通过所述第二乘法器19与所述W比特积分器101相连接，所述L1信号复混合器12与所述第二乘法器19的输入端相连接，所述P1码产生器13与所述信号中央处理电路3相连接。

在实际应用中，所述L2信号载波跟踪环路可包括L2信号载波数控振荡器22和L2信号复混合器21，所述L2信号复混合器21与所述L2信号码跟踪环路相连接，所述L2信号复混合器21通过所述L2信号载波数控振荡器22与所述信号中央处理电路3相连接。

在实际应用中，所述L2信号码跟踪环路可包括L2信号码数控振荡器23、P2码产生器25和消P2码电路24，所述L2信号码数控振荡器23依次通过所述P2码产生器25和消P2码电路24与所述的L2信号W码估计电路相连接，所述P2码产生器25分别与所述的L2信号W码估计电路和信号中央处理电路3相连接，所述的L2信号复混合器21与所述消P2码电路24相连接。

在实际应用中，所述L2信号W码估计电路可包括W2码周期产生器27和W2码积分器26，所述P2码产生器25依次通过所述W2码周期产生器27、W2码积分器26与所述交叉相乘器28相连接，所述消P2码电路24与所述W2码积分器26相连接。

本实用新型实施的优点：本实用新型所述的卫星信号处理的电路结构通过将所述L1信号P码处理电路依次经所述L1信号载波跟踪环路、L1信号码跟踪环路和L1信号相关器与所述信号中央处理电路相连，所述L2信号载波跟踪环路依次经所述L2信号码跟踪环路、L2信号W码估计电路、交叉相乘器和L2信号相关器与所述信号中央处理电路相连，在解扩去除P码后利用W码的周期信息，在W码周期上进行积分，分别在L1信号和L2信号上实现对W码的估计，再通过将L1与L2的估计W码相乘以消除未知W码和调制数据的影响，从而实现对L2信号的跟踪，不仅大大提高了系统的速度和性能，同时大大降低了整个系统实现的规模，有效降低了成本，精度高、电路结构简单、处理过程快捷、成本较低、工作性能稳定可靠。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种卫星信号处理的电路结构，其特征在于，所述卫星信号处理的电路结构包括L1信号处理电路、L2信号处理电路和信号中央处理电路，所述L1信号处理电路包括L1信号载波跟踪环路、L1信号码跟踪环路、L1信号相关器和L1信号P码处理电路，所述L2信号处理电路包括L2信号载波跟踪环路、L2信号码跟踪环路、L2信号W码估计电路、交叉相乘器和L2信号相关器，所述L1信号P码处理电路依次经所述L1信号载波跟踪环路、L1信号码跟踪环路和L1信号相关器与所述信号中央处理电路相连，所述L2信号载波跟踪环路依次经所述L2信号码跟踪环路、L2信号W码估计电路、交叉相乘器和L2信号相关器与所述信号中央处理电路相连。

2.根据权利要求1所述的卫星信号处理的电路结构，其特征在于，所述L1信号载波跟踪环路依次经所述L1信号码跟踪环路、L1信号相关器和所述L1信号P码处理电路与所述交叉相乘器相连。

3.根据权利要求1所述的卫星信号处理的电路结构，其特征在于，所述L1信号载波跟踪环路包括L1信号载波数控振荡器和L1信号复混合器，所述L1信号复混合器与所述L1信号码跟踪环路相连接，且所述的L1信号复混合器通过所述L1信号载波数控振荡器与所述信号中央处理电路相连。

4.根据权利要求3所述的卫星信号处理的电路结构，其特征在于，所述L1信号码跟踪环路包括L1信号码数控振荡器、十分频器、C/A码产生器和第一乘法器，所述L1信号码数控振荡器通过所述十分频器、C/A码产生器和第一乘法器与所述L1信号相关器相连接，所述L1信号复混合器与所述第一乘法器的输入端相连接，所述C/A码产生器分别与所述L1信号相关器和信号中央处理电路相连接。

5.根据权利要求4所述的卫星信号处理的电路结构，其特征在于，所述L1信号P码处理电路包括P1码产生器、第二乘法器、W1码周期产生器和W比特积分器，所述L1信号码数控振荡器通过所述P1码产生器、W1码周期产生器、W比特积分器与所述交叉相乘器相连接，所述P1码产生器通过所述第二乘法器与所述W比特积分器相连接，所述L1信号复混合器与所述第二乘法器的输入端相连接，所述P1码产生器与所述信号中央处理电路相连接。

6.根据权利要求1至5之一所述的卫星信号处理的电路结构，其 特征在于，所述L2信号载波跟踪环路包括L2信号载波数控振荡器和L2信号复混合器，所述L2信号复混合器与所述L2信号码跟踪环路相连接，所述L2信号复混合器通过所述L2信号载波数控振荡器与所述信号中央处理电路相连接。

7.根据权利要求6所述的卫星信号处理的电路结构，其特征在于，所述L2信号码跟踪环路包括L2信号码数控振荡器、P2码产生器和消P2码电路，所述L2信号码数控振荡器依次通过所述P2码产生器和消P2码电路与所述的L2信号W码估计电路相连接，所述P2码产生器分别与所述的L2信号W码估计电路和信号中央处理电路相连接，所述的L2信号复混合器与所述消P2码电路相连接。

8.根据权利要求7所述的卫星信号处理的电路结构，其特征在于，所述L2信号W码估计电路包括W2码周期产生器和W2码积分器，所述P2码产生器依次通过所述W2码周期产生器、W2码积分器与所述交叉相乘器相连接，所述消P2码电路与所述W2码积分器相连接。