CN204793201U - 多天线卫星定位接收系统 - Google Patents

Abstract

一种多天线卫星定位接收系统，包括：多个接收天线、天线切换单元、卫星定位单元、控制单元，所述多个卫星接收天线与天线切换单元相连，所述天线切换单元与卫星定位单元相连，所述控制单元分别与天线切换单元、卫星定位单元相连。本实用新型可应用于卫星定位接收机，可以在单个卫星天线工作频率无法覆盖多个卫星系统的时候提供更有效的天线方式；本实用新型使设备在多个方向上具有较好的信号质量，有效提高产品的适用范围，减弱对安装环境的要求。

Description

多天线卫星定位接收系统

技术领域

本实用新型涉及卫星定位领域，尤其涉及一种多天线卫星定位接收系统。

背景技术

继美国GPS全球卫星定位系统之后，许多大国为战略发展需要均建立各自的全球定位系统。目前广泛应用的卫星定位系统有GPS、GLONASS、北斗等。这些定位系统除特定频段只限军方等特许用户使用外，均有开放给民用定位的工作频率，且已广泛应用于汽车导航、防盗、追踪等领域。定位卫星距离地面较远，到达卫星定位接收机的信号往往非常微弱，通常在卫星直视范围内也不会超过-120dBm。当卫星天线处于遮挡或部分遮挡的环境中时，接收到的卫星信号的数量和强度还会急剧减弱，在这种情况下，设计合理的天线系统显得尤为重要。

目前常用的民用卫星定位设备普遍采用单个接收天线。而民用的卫星接收设备常以小型化为主，采用单个接收天线在许多设备中可能存在以下缺陷：

1、单个天线无法很好覆盖多个卫星定位系统共组频段，比如GPSL1频率为1575.42MHz，中国北斗2代民用部分B1频点的工作频率为1559.052MHz-1591.788MHz，俄罗斯GLONASS民用L1频段频率为1602~1615MHz。如果用一个天线覆盖三个系统则需要天线带宽大于60MHz，许多性能良好的接收天线如patch天线很难做到如此带宽。

2、对于便携式小型微型接收设备，天线尺寸受限，一般天线均具有较强的方向性，对于卫星接收机而言，最佳的状态必然是天线增益最大方向朝向天空。而对于具体产品而言，用户的实际安装位置多种多样，在安装受限的环境中，采用单个带有较强方向性的接受天线，定位效果将会受到很大影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种多天线卫星定位接收系统，通过采用多个卫星接收天线，根据合理的天线选择算法，提高卫星定位设备性能。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种多天线卫星定位接收系统，包括：

多个接收天线；

天线切换单元，用于切换与各个接收天线的连通；

卫星定位单元，用于根据接收到的卫星信号实现卫星定位，并输出当前搜索到的各卫星信号强度信息、位置信息、时间信息；

控制单元，用于读取卫星定位单元的输出信息和控制天线切换单元，通过判断各天线接收信号质量，选择合适的天线作为当前使用天线。

所述多个卫星接收天线与天线切换单元相连，所述天线切换单元与卫星定位单元相连，所述控制单元分别与天线切换单元、卫星定位单元相连。

上述的多天线卫星定位接收系统，优选的，所述接收天线内设置有第一级低噪声放大器。

上述的多天线卫星定位接收系统，优选的，所述接收天线为patch天线。

上述的多天线卫星定位接收系统，优选的，所述接收天线为螺旋天线。

上述的多天线卫星定位接收系统，优选的，所述天线切换单元为一个单刀多掷的天线开关。

上述的多天线卫星定位接收系统，优选的，所述卫星定位单元为设置有集成电路的芯片。

上述的多天线卫星定位接收系统，优选的，所述控制单元为具有高度运算功能的单片机。

由于采用了上述技术方案，本实用新型可应用于卫星定位接收机，可以在单个卫星天线工作频率无法覆盖多个卫星系统的时候提供更有效的天线方式；单个天线卫星接收设备在用户安装的时候，无法保证天线最佳方向面朝天空，本实用新型使设备在多个方向上具有较好的信号质量，有效提高产品的适用范围，减弱对安装环境的要求。

附图说明

图1是本实用新型多天线卫星定位接收系统的结构原理图；

图2是本实用新型的三天线GPS卫星定位系统的天线切换流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细介绍。

实施例1：

请参见图1，本实用新型的一种多天线卫星定位接收系统，包括：

多个接收天线；

天线切换单元，用于切换与各个接收天线的连通；

卫星定位单元，用于根据接收到的卫星信号实现卫星定位，并输出当前搜索到的各卫星信号强度信息、位置信息、时间信息；

控制单元，用于读取卫星定位单元的输出信息和控制天线切换单元，通过判断各天线接收信号质量，选择合适的天线作为当前使用天线。

多个卫星接收天线与天线切换单元相连，天线切换单元与卫星定位单元相连，控制单元分别与天线切换单元、卫星定位单元相连。

接收天线采用patch天线、螺旋天线等，为了提高信号载噪比，可在接收天线内设置第一级低噪声放大器。各接收天线独立工作并与天线切换单元相连，接收天线数量可根据实际产品需要选择2个或者2个以上。

天线切换单元可采用一个单刀多掷的天线开关，天线切换单元分别与多个卫星接收天线、卫星定位单元相连接。由于各个天线接收到的信号相位存在差异，如果简单的将各路天线接收信号直接相连在很多时候会使得信号强度变弱，例如两路天线信号相位差180度的时候衰减效果最为明显。所以，卫星定位单元同一时刻只与单个天线相连。

卫星定位单元为设置有集成电路的芯片，可在一颗芯片内实现信号的解码与定位功能，芯片仅需外部提供时钟、供电等即可。

控制单元可采用具有高度运算功能的单片机，控制单元可以控制天线切换单元，使多个卫星接收天线中的其中一个与卫星定位单元相连。

本实用新型采用以下方法实现多天线的卫星定位，包括以下步骤：

（1）开启卫星定位系统，控制单元通过控制天线切换单元，使多个接收天线依次与卫星定位单元连通；

（2）卫星定位单元接收到卫星信号实现卫星定位，并输出当前搜索到的各卫星信号强度信息、位置信息、时间信息，控制单元读取卫星定位单元的输出信息；

（3）在多个接收天线与卫星定位单元连通的一段时间的最后5秒钟内，统计信号载噪比最高的若干颗卫星的载噪比平均值，分别记为S1、S2、S3…SN，可以统计信号载噪比最高的卫星的数量为2颗或3颗或4颗或5颗；

（4）控制单元比较S1、S2、S3…SN的大小，选取最大值对应的接收天线为最佳天线，使之与卫星定位单元保持连通状态；

（5）当卫星定位单元长时间无法获取足够强的卫星信的时，重复上述（1）~（4）的步骤。

实施例2：

以三天线GPS卫星定位系统为例，具体介绍实现多天线的切换方法，请参见图2。

包括以下步骤：

（1）首次开启卫星定位系统，控制单元通过控制天线切换单元，使天线1、天线2和天线3依次与卫星定位单元连通，假定单个天线连通时间为120秒；

（2）在天线1、天线2和天线3与卫星定位单元连通的120秒的最后5秒钟内，统计信号载噪比最高的3颗卫星的载噪比平均值，分别记S1，S2，S3。（单个天线开始的连通时间是120s的原因是为了能获取稳定的信号强度信息）

（3）控制单元比较S1、S2和S3的大小，选取最大值对应的天线为最佳天线，使之与卫星定位单元保持连通状态；

（4）当卫星定位单元长时间无法获取足够强的卫星信号时，可能接收机应用环境发生变化，重复上述（1）~（3）的步骤。

以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利范采用围，即凡依本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。

Claims (7)

1.一种多天线卫星定位接收系统，其特征在于，包括：

多个接收天线；

天线切换单元，用于切换与各个接收天线的连通；

卫星定位单元，用于根据接收到的卫星信号实现卫星定位，并输出当前搜索到的各卫星信号强度信息、位置信息、时间信息；

控制单元，用于读取卫星定位单元的输出信息和控制天线切换单元，通过判断各天线接收信号质量，选择合适的天线作为当前使用天线；

所述多个卫星接收天线与天线切换单元相连，所述天线切换单元与卫星定位单元相连，所述控制单元分别与天线切换单元、卫星定位单元相连。

2.根据权利要求1所述的多天线卫星定位接收系统，其特征在于，所述接收天线内设置有第一级低噪声放大器。

3.根据权利要求1所述的多天线卫星定位接收系统，其特征在于，所述接收天线为patch天线。

4.根据权利要求1所述的多天线卫星定位接收系统，其特征在于，所述接收天线为螺旋天线。

5.根据权利要求1所述的多天线卫星定位接收系统，其特征在于，所述天线切换单元为一个单刀多掷的天线开关。

6.根据权利要求1所述的多天线卫星定位接收系统，其特征在于，所述卫星定位单元为设置有集成电路的芯片。

7.根据权利要求1所述的多天线卫星定位接收系统，其特征在于，所述控制单元为具有高度运算功能的单片机。