[发明专利]室内定位全球定位系统接收机及其相关器通道设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种及全球定位系统GPS(Global Position System)接收机技术，尤旨一种主要应用于室内环境下的高灵敏度导航接收机的定位与导航及其相关器通道设计方法。

背景技术

在辅助卫星导航定位系统AGNSS(Assisted Global NavigationSatellite System)系统中，从辅助信息中能够获取传统接收机需要实现同步之后才能解调的导航电文，并且利用参考接收机的位置，高灵敏度接收机只需要捕获到卫星信号即可实现定位。因此，微弱卫星信号的捕获与检测成为高灵敏度接收机实现的关键。

微弱卫星导航信号的检测不仅要利用扩频增益，还需要长时间的累积，积分时间加长，频率估计的要求更加严格，由此导致了参数估计与信号检测之间的矛盾。其明显的表现就是硬件相关器数目的剧增，一般的室外GPS接收芯片的相关器数目小于36个，但美国SiRf公司SiRFstar III芯片的相关器数目等效为200,000个，美国Global Locate公司的高灵敏度芯片相关器数目为32,000个。为了节省资源，基于FFT技术的并行捕获算法成为设计的主流。可以分为两类，一种是频域FFT算法，该算法利用FFT频域并行检测的原理，通过FFT的运算代价，换取每次检测时更大的频率搜索范围，得到捕获时间的改善。另外一种是时域FFT算法，该算法利用时域卷积等效于频域相乘的关系，将本地扩频码与信号变换到频域进行并行的码相位捕获，可以取代传统的串行捕获码相位的过程。

对于LBS业务来说，接收机的信号捕获及定位时间是其关键指标，从前面Global Locate公司的产品可以看到，大规模的并行相关器是实现快速高灵敏度定位的主要方法，但也同时带来了硬件资源增加、功耗变大等弊端。而且很多时候，用户并不需要连续的定位方式，因此一种基于单点定位的Snapshot快拍定位方式正在迅速发展。该方案采用大容量的存储单元，将原始卫星信号进行存贮，并通过高灵敏度接收机算法给出单点定位的结果。由于原始数据中包含所有卫星的信息，理想的情况下，一次存贮即可解算出位置。该方法不仅适合于高灵敏度算法的灵活实现，而且能够更为有效地利用辅助信息，能与通信平台更加紧密地结合，支持通信终端的各种定位模式，便于实现低功耗的工作模式，因此成为许多芯片设计商的首选。

欧洲伽利略(Galileo)计划及现代GPS导航系统引用了一种新的导航信号调制方式——二进制偏移载波调制BOC(Binary OffsetCarrier)调制，该调制方式通过一个子载波使得同一个中心频点信号的频谱不混叠，避免了与现有信号的相互干扰。而且，在码测量噪声方差、抗多径性能等方面比二进制相移键控(BPSK)调制更有优势。接收机能够同时处理这两个系统的信号是导航产业发展的趋势。

发明内容

为了克服上述不足之处，本发明的主要目的旨在提供一种基于快怕snapshot方式的高灵敏度接收机相关器通道，能够灵活的实现弱信号的捕获与数据解调，以及二进制偏移载波调制BOC的捕获与跟踪，并将之与GPS信号相结合，提出了兼容的相关器通道结构。

本发明的另一目的旨在提供一种室内定位全球定位系统接收机的相关器通道设计方法，该方法通过基带相关器通道结构，有效地结合了snapshot快怕数据存储、多普勒处理、相干积分处理、非相干积分处理和FFT并行捕获技术；通过长相干积分的比特同步方法和BOC信号滤波方法，实现了接收机能够同时在两个系统为双模工作特征的室内定位全球定位系统接收机及其相关器通道设计方法。

本发明要解决的技术问题是：针对室内区域高精度定位的要求，主要解决高灵敏度卫星导航接收机相关器通道的硬件设计问题；要解决大规模的并行相关器如何实现快速高灵敏度定位问题；要解决硬件资源增加、功耗变大等弊端问题；要解决如何提高灵敏度指标，实现更快速、更准确的定位等有关技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该定位系统由服务器、接口、天线、接收机、射频模块、星座、通信网络及计算机等部件组成，所述定位系统的发送端通过无线信号传输到接收机的接收端，所述接收机主要由射频模块、导航数据处理模块和相关器通道组成，射频模块的输出端分别同时与相关器通道中的快拍存储单元的输入端及各路跟踪通道中的数字下变频模块的输入端相连接，导航数据处理模块的输入输出端与相关器通道中的相关器接口控制器的输出输入端相连接；该相关器通道至少包括：