CN215641851U - 一种多频点gnss定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多频点GNSS定位装置，包括天线信号输入电路、功率分配器、射频前端、至少四个声表滤波器和至少四个民用级SOC芯片，声表滤波器的数量与民用级SOC芯片的数量相同；天线信号输入电路与外部天线电连接，功率分配器的输入端与天线信号输入电路电连接，功率分配器的输出端分别与每个声表滤波器的输入端电连接，每个声表滤波器的输出端均与射频前端的输入端电连接，射频前端的输出端分别与每个民用级SOC芯片电连接；在所有民用级SOC芯片中，其中一个民用级SOC芯片分别与其余民用级SOC芯片和外部用户终端串行通信连接。本实用新型基于民用级SoC芯片，在实现更好的定位效果的基础上，显著降低了成本和功耗。

Description

一种多频点GNSS定位装置

技术领域

本实用新型涉及卫星定位技术领域，特别涉及一种多频点GNSS定位装置。

背景技术

GNSS的全称是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)，它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS系统、俄罗斯的Glonass系统、欧洲的Galileo系统(伽利略卫星导航系统)、中国的BDS(北斗卫星导航系统)等。每个系统都会发出不同频点的卫星信号供地面用户接收使用，频点分布如表1所示。用户能使用到的GNSS信号越多，那么定位初始化速度越快，定位精度越高，定位结果也越可靠。

表1各卫星导航系统的频点汇总表

目前市面上的全系统多频点GNSS定位装置多采用FPGA或者ARM处理器执行复杂的解算任务，而FPGA和ARM处理器成本高功耗高，限制了全系统多频点GNSS定位装置在民用级产品上的发展和应用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种多频点GNSS定位装置，解决了现有GNSS定位装置中成本高、功耗高的技术问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种多频点GNSS定位装置，包括天线信号输入电路、功率分配器、射频前端、至少四个声表滤波器和至少四个民用级SOC芯片，所述声表滤波器的数量与所述民用级SOC芯片的数量相同；

所述天线信号输入电路与外部天线电连接，所述功率分配器的输入端与所述天线信号输入电路电连接，所述功率分配器的输出端分别与每个所述声表滤波器的输入端电连接，每个所述声表滤波器的输出端均与所述射频前端的输入端电连接，所述射频前端的输出端分别与每个所述民用级SOC芯片电连接；在所有所述民用级SOC芯片中，其中一个所述民用级SOC芯片分别与其余每个所述民用级SOC芯片和外部用户终端串行通信连接。

本实用新型的有益效果是：天线信号输入电路与外部天线电连接，接入外部天线检测到的GNSS信号，功率分配器的输入端与天线信号输入电路电连接，输出端与至少四个声表滤波器电连接，实现将该接入的卫星信号分成至少四路相位和功率都相等的GNSS信号，再通过每路对应的声表滤波器过滤和抑制干扰信号，并传输到射频前端，射频前端将过滤后的GNSS高频信号转为后端可处理的中频信号，并传输至每个民用级SOC芯片中；每个民用级SOC芯片对对应的中频信号进行卫星信号解算，得到定位数据(包括星历、时间和经纬度等信息)；由于其中一个民用级SOC芯片分别与其余民用级SOC芯片串行通信连接，并与外部用户终端串行通信连接，可通过该民用级SOC芯片统一接收和整合定位数据后发送给用户终端；

本实用新型的多频点GNSS定位装置，基于功率分配器和多个声表滤波器，将GNSS信号细分为至少四个频点，该至少四个频点中可以包含至少3个主频点(例如L1、L2、L5等3个主频点)和至少1个备用频点(例如B2B、E5B等备用频点)，也可以包含所有频点，进而可以实现涵盖所有卫星系统中卫星信号较强的频点，而民用级SoC可执行多模多频算法，能同时跟踪BDS、GPS、GLONASS、Galileo等全系统多频卫星信号，显著提高定位初始化速度、定位精度和可靠性，与传统技术中使用FPGA或RAM处理器来集中所有信号并执行复杂解算的全系统多频点GNSS定位装置相比，本实用新型基于民用级SoC芯片，在实现更好的定位效果的基础上，显著降低了成本和功耗。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还有如下改进：

进一步：所述声表滤波器的数量与所述民用级SOC芯片的数量均为4，且所有所述民用级SOC芯片具体为一个主SOC芯片和三个从SOC芯片；

所述主SOC芯片分别与三个所述从SOC芯片串行通信连接，所述主SOC芯片还与外部用户终端串行通信连接。

上述进一步技术方案的有益效果是：通过上述一个主SOC芯片和三个从SCO芯片，一方面便于实现将GNSS信号细分为3个主频点(例如L1、L2、L5等3个主频点)和1个备用频点(例如B2B、E5B等备用频点)，进而基本上涵盖了所有卫星系统中卫星信号较强的频点；另一方面便于统一接收和整合定位数据后发送给用户终端，实现定位效果更好的多频点定位。

进一步：所述主SOC芯片包括第一模数转换器、第一卫星信号解算器、第一I2C通信接口和UART通信接口，每个所述从SOC芯片均包括第二模数转换器、第二卫星信号解算器和第二I2C通信接口；

所述第一卫星信号解算器的输入端通过所述第一模数转换器与所述射频前端的输出端电连接，所述第一I2C通信接口和所述UART通信接口均与所述第一卫星信号解算器的输出端电连接；

每个所述第二卫星信号解算器的输入端均通过对应的所述第二模数转换器与所述射频前端的输出端电连接，每个所述第二I2C通信接口均与对应的所述第一卫星信号解算器的输出端电连接；

每个所述第二I2C通信接口均通过I2C通信协议与所述第一I2C通信接口串行通信连接，所述UART通信接口通过UART通信协议与外部用户终端串行通信连接。

上述进一步技术方案的有益效果是：通过各SOC芯片中的模数转换器，可以将射频前端输出的对应的中频模拟信号转换为数值信号，再通过各自的卫星信号解算器(事先内置有卫星系统定位算法)，解算出对应的星历、时间和经纬度等定位数据，然后基于I2C通信协议，通过各自的第二IC2通信接口和主SOC芯片中的第一I2C通信接口传输至主SOC芯片中，将所有信息数据整合成标准数据，最后再基于UART通信协议，通过主SOC芯片中的UART通信接口发给用户终端，实现定位初始化速度、定位精度和可靠性得到显著提升的多频点定位。

进一步：所述多频点GNSS定位装置还包括低噪声放大器；

所述功率分配器的输入端通过所述低噪声放大器与所述天线信号输入电路电连接。

上述进一步技术方案的有益效果是：通过低噪声放大器，能对GNSS信号进行放大并提高信噪比，提高信号质量，进而便于后续的功率分配和信号解算。

进一步：所述多频点GNSS定位装置还包括电源输入电路和电源管理器；

所述电源管理器的输入端通过所述电源输入电路与外部电源电连接，所述电源管理器的输出端分别与所述低噪声放大器的电源端、所述射频前端的电源端和每个所述民用级SOC芯片的电源端电连接。

上述进一步技术方案的有益效果是：通过电源输入电路，便于接入外部电源，再通过电源管理器，负责整个装置的电源分配，给各级有源器件提供所需要的的电源。

进一步：所述多频点GNSS定位装置还包括温度补偿晶振；

所述温度补偿晶振分别与所述电源管理器的输出端和所述射频前端的输入端电连接。

上述进一步技术方案的有益效果是：通过温度补偿晶振为射频前端提供稳定的时钟源，便于射频前端更好地混频，进而将GNSS信号转化为后端可处理的中频模拟信号。

附图说明

图1为本实用新型实施例中一种多频点GNSS定位装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中另一种多频点GNSS定位装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

下面结合附图，对本实用新型进行说明。

实施例、如图1所示，一种多频点GNSS定位装置，包括天线信号输入电路、功率分配器、射频前端、至少四个声表滤波器和至少四个民用级SOC芯片，所述声表滤波器的数量与所述民用级SOC芯片的数量相同；

所述天线信号输入电路与外部天线电连接，所述功率分配器的输入端与所述天线信号输入电路电连接，所述功率分配器的输出端分别与每个所述声表滤波器的输入端电连接，每个所述声表滤波器的输出端均与所述射频前端的输入端电连接，所述射频前端的输出端分别与每个所述民用级SOC芯片电连接；在所有所述民用级SOC芯片中，其中一个所述民用级SOC芯片分别与其余每个所述民用级SOC芯片和外部用户终端串行通信连接。

本实施例多频点GNSS定位装置的工作原理为：

天线信号输入电路与外部天线电连接，接入外部天线检测到的GNSS信号，功率分配器的输入端与天线信号输入电路电连接，输出端与至少四个声表滤波器电连接，实现将该接入的卫星信号分成至少四路相位和功率都相等的GNSS信号，再通过每路对应的声表滤波器过滤和抑制干扰信号，并传输到射频前端，射频前端将过滤后的GNSS高频信号转为后端可处理的中频信号，并传输至每个民用级SOC芯片中；每个民用级SOC芯片对对应的中频信号进行卫星信号解算，得到定位数据(包括星历、时间和经纬度等信息)；由于其中一个民用级SOC芯片分别与其余民用级SOC芯片串行通信连接，并与外部用户终端串行通信连接，可通过该民用级SOC芯片统一接收和整合定位数据后发送给用户终端。

本实施例的多频点GNSS定位装置，基于功率分配器和多个声表滤波器，将GNSS信号细分为至少四个频点，该至少四个频点中可以包含至少3个主频点(例如L1、L2、L5等3个主频点)和至少1个备用频点(例如B2B、E5B等备用频点)，也可以包含所有频点，进而可以实现涵盖所有卫星系统中卫星信号较强的频点，而民用级SoC可执行多模多频算法，能同时跟踪BDS、GPS、GLONASS、Galileo等全系统多频卫星信号，显著提高定位初始化速度、定位精度和可靠性，与传统技术中使用FPGA或RAM处理器来集中所有信号并执行复杂解算的全系统多频点GNSS定位装置相比，本实用新型基于民用级SoC芯片，在实现更好的定位效果的基础上，显著降低了成本和功耗。

需要说明的是，功率分配器的功率分配功能、声表滤波器的滤波功能及民用级SOC芯片的多模多频解算功能等，均为现有技术中的常用功能，其中所涉及到计算机程序均为现有技术，具体细节此处不再赘述，本实用新型只针对定位装置的硬件结构进行改进，不涉及计算机程序的改进，为多频点定位技术提供硬件基础。

优选地，如图2所示，所述声表滤波器的数量与所述民用级SOC芯片的数量均为4，且所有所述民用级SOC芯片具体为一个主SOC芯片和三个从SOC芯片；

所述主SOC芯片分别与三个所述从SOC芯片串行通信连接，所述主SOC芯片还与外部用户终端串行通信连接。

通过上述一个主SOC芯片和三个从SCO芯片，一方面便于实现将GNSS信号细分为3个主频点(例如L1、L2、L5等3个主频点)和1个备用频点(例如B2B、E5B等备用频点)，进而基本上涵盖了所有卫星系统中卫星信号较强的频点；另一方面便于统一接收和整合定位数据后发送给用户终端，实现定位效果更好的多频点定位。

具体地，四个声表滤波器具体包括L1频段专用的声表滤波器、L2频段专用的声表滤波器、L5频段专用的声表滤波器和LX备用频点如B2B、E5B频点的声表滤波器，将接收到的GNSS信号细分为L1、L2、L5等3个主频点和1个LX备用频点如B2B、E5B，基本涵盖了所有系统卫星信号较强的频点。

优选地，如图2所示，所述主SOC芯片包括第一模数转换器、第一卫星信号解算器、第一I2C通信接口和UART通信接口，每个所述从SOC芯片均包括第二模数转换器、第二卫星信号解算器和第二I2C通信接口；

所述第一卫星信号解算器的输入端通过所述第一模数转换器与所述射频前端的输出端电连接，所述第一I2C通信接口和所述UART通信接口均与所述第一卫星信号解算器的输出端电连接；

每个所述第二卫星信号解算器的输入端均通过对应的所述第二模数转换器与所述射频前端的输出端电连接，每个所述第二I2C通信接口均与对应的所述第一卫星信号解算器的输出端电连接；

每个所述第二I2C通信接口均通过I2C通信协议与所述第一I2C通信接口串行通信连接，所述UART通信接口通过UART通信协议与外部用户终端串行通信连接。

通过各SOC芯片中的模数转换器，可以将射频前端输出的对应的中频模拟信号转换为数值信号，再通过各自的卫星信号解算器(事先内置有卫星系统定位算法)，解算出对应的星历、时间和经纬度等定位数据，然后基于I2C通信协议，通过各自的第二IC2通信接口和主SOC芯片中的第一I2C通信接口传输至主SOC芯片中，将所有信息数据整合成标准数据，最后再基于UART通信协议，通过主SOC芯片中的UART通信接口发给用户终端，实现定位初始化速度、定位精度和可靠性得到显著提升的多频点定位。

需要说明的是，主SOC芯片和各从SOC芯片可以选用相同型号的民用级SOC芯片，也可以选用不同型号的，内部均集成有模数转换器、卫星信号解算器和多个串行通信接口(包括I2C通信接口和UART通信接口)。当射频前端输出中频模拟信号时，包括L1频段的中频信号、L2频段的中频信号、L5频段的中频信号和LX频段(备用频段)的中频信号，并按照各频段输出到各民用级SOC芯片中，本实施例指定接收L5频段的中频信号的民用级SOC芯片为主SOC芯片，其余3个民用级SOC芯片均为从SOC芯片。

优选地，如图2所示，所述多频点GNSS定位装置还包括低噪声放大器；

所述功率分配器的输入端通过所述低噪声放大器与所述天线信号输入电路电连接。

通过低噪声放大器，能对GNSS信号进行放大并提高信噪比，提高信号质量，进而便于后续的功率分配和信号解算。

优选地，如图2所示，所述多频点GNSS定位装置还包括电源输入电路和电源管理器；

所述电源管理器的输入端通过所述电源输入电路与外部电源电连接，所述电源管理器的输出端分别与所述低噪声放大器的电源端、所述射频前端的电源端和每个所述民用级SOC芯片的电源端电连接。

通过电源输入电路，便于接入外部电源，再通过电源管理器，负责整个装置的电源分配，给各级有源器件提供所需要的的电源。

应理解，图2中的天线馈电输入所指示的电路即为天线信号输入电路，主电源输入所指示的电路即为电源输入电路。

优选地，如图2所示，所述多频点GNSS定位装置还包括温度补偿晶振；

所述温度补偿晶振分别与所述电源管理器的输出端和所述射频前端的输入端电连接。

通过温度补偿晶振为射频前端提供稳定的时钟源，便于射频前端更好地混频，进而将GNSS信号转化为后端可处理的中频模拟信号。

本实施例中上述各模块电路或芯片，均可以根据实际情况选择市场上通用的电路设计或产品型号，具体此处不再列举。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多频点GNSS定位装置，其特征在于，包括天线信号输入电路、功率分配器、射频前端、至少四个声表滤波器和至少四个民用级SOC芯片，所述声表滤波器的数量与所述民用级SOC芯片的数量相同；

所述天线信号输入电路与外部天线电连接，所述功率分配器的输入端与所述天线信号输入电路电连接，所述功率分配器的输出端分别与每个所述声表滤波器的输入端电连接，每个所述声表滤波器的输出端均与所述射频前端的输入端电连接，所述射频前端的输出端分别与每个所述民用级SOC芯片电连接；在所有所述民用级SOC芯片中，其中一个所述民用级SOC芯片分别与其余每个所述民用级SOC芯片和外部用户终端串行通信连接。

2.根据权利要求1所述的多频点GNSS定位装置，其特征在于，所述声表滤波器的数量与所述民用级SOC芯片的数量均为4，且所有所述民用级SOC芯片具体为一个主SOC芯片和三个从SOC芯片；

所述主SOC芯片分别与三个所述从SOC芯片串行通信连接，所述主SOC芯片还与外部用户终端串行通信连接。

3.根据权利要求2所述的多频点GNSS定位装置，其特征在于，所述主SOC芯片包括第一模数转换器、第一卫星信号解算器、第一I2C通信接口和UART通信接口，每个所述从SOC芯片均包括第二模数转换器、第二卫星信号解算器和第二I2C通信接口；

所述第一卫星信号解算器的输入端通过所述第一模数转换器与所述射频前端的输出端电连接，所述第一I2C通信接口和所述UART通信接口均与所述第一卫星信号解算器的输出端电连接；

每个所述第二卫星信号解算器的输入端均通过对应的所述第二模数转换器与所述射频前端的输出端电连接，每个所述第二I2C通信接口均与对应的所述第一卫星信号解算器的输出端电连接；

每个所述第二I2C通信接口均通过I2C通信协议与所述第一I2C通信接口串行通信连接，所述UART通信接口通过UART通信协议与外部用户终端串行通信连接。

4.根据权利要求1所述的多频点GNSS定位装置，其特征在于，所述多频点GNSS定位装置还包括低噪声放大器；

所述功率分配器的输入端通过所述低噪声放大器与所述天线信号输入电路电连接。

5.根据权利要求4所述的多频点GNSS定位装置，其特征在于，所述多频点GNSS定位装置还包括电源输入电路和电源管理器；

所述电源管理器的输入端通过所述电源输入电路与外部电源电连接，所述电源管理器的输出端分别与所述低噪声放大器的电源端、所述射频前端的电源端和每个所述民用级SOC芯片的电源端电连接。

6.根据权利要求5所述的多频点GNSS定位装置，其特征在于，所述多频点GNSS定位装置还包括温度补偿晶振；

所述温度补偿晶振分别与所述电源管理器的输出端和所述射频前端的输入端电连接。

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