[发明专利]实现GNSS接收机中基带电路功能升级的电路结构及方法

说明书

技术领域

本发明涉及全球导航卫星系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)领域，特别涉及领域全球导航卫星系统接收机中基带电路功能升级技术领域，具体是指一种实现GNSS接收机中基带电路功能升级的电路结构及其方法。

背景技术

GNSS是一个广义的概念，它是所有卫星导航定位系统的总称，包括目前的GPS卫星全球定位系统、GLONASS全球导航卫星系统、北斗卫星导航系统、WAAS广域增强系统、EGNOS欧洲静地卫星导航重叠系统、DORIS星载多普勒无线电定轨定位系统、PRARE精确距离及其变率测量系统、QZSS准天顶卫星系统、GAGAN GPS静地卫星增强系统，以及正在建设的Galileo卫星导航定位系统、Compass(北斗二代)卫星导航定位系统和IRNSS印度区域导航卫星系统，以及未来还可能出现的其它一切利用卫星进行定位和导航的系统。

GPS和GLONASS系统已经较为成熟，随着COMPASS和GALILEO系统的建设，在不久的将来，天空中将出现至少四个GNSS系统，十几个GNSS信号频率，十几种GNSS信号码以及一百多颗GNSS卫星。不仅如此，随着GNSS应用领域的不断拓展以及应用层次的不断深化，对GNSS信号提出了更多、更高的要求；GNSS系统也在不断完善、改进，以期满足日益增长的GNSS服务要求，例如，GPS系统新增加了L5信号和L2C码；同时，由于COMPASS和GALILEO系统正在建设，其信号结构还没有最终确定，所以未来相当长一段时间内，GNSS信号的不确定性将长期存在。

GNSS接收机主要由天线、射频、基带、软件四部分组成。GNSS接收机的系统功能框图请参阅图1所示。

其中，天线将GNSS卫星的信号接收下来，通过射频将输入信号放大到合适的幅度并将频率转换到需要的输出频率上，基带对射频输出的信号进行处理，实现对GNSS信号的捕获和跟踪，软件利用跟踪后得到的星历数据和伪距、载波等观测数据进行计算，获得接收机的位置、速度和时间等相关信息。

大部分传统的GNSS接收机的基带的功能都用全定制的ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)芯片实现，由于全定制的ASIC芯片的内部逻辑功能不能改变，所以一旦接收机生产出来，在不改变外部硬件电路的情况下，接收机能够跟踪和捕获的信号码就完全固定了，面对新增加的信号码，之前的传统接收机都将对这些信号无能为力。

也有使用可编程逻辑电路模块如FPGA(Field Programmable Gate Array)实现基带功能的GNSS接收机。FPGA是可以根据需要通过可编程的连接把其内部的逻辑块连接起来的一种芯片，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。对FPGA加电时，FPGA芯片将存储器(如EPROM、Flash等)中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失。同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能，因此，FPGA的使用非常灵活。这些GNSS接收机中FPGA的配置文件采用固化在非易失存储器里的方法，如图2所示。这种方法若要修改配置文件，需要拆开GNSS接收机后更换非易失存储器芯片或者通过专门的烧录器重新烧写非易失存储器中的配置文件。显然，这些操作绝大部分用户自己根本无法完成，需要返回接收机生产商，由接收机生产商进行完成以上工作，非常不便。虽然在其它行业或应用场合的电路设计中，也有通过CPU对非易失存储其中的FPGA配置文件进行修改和升级的方案，但是对GNSS接收机而言，目前尚无以适应未来信号或不同的应用场合为目的而进行升级的方案。

因此，基带部分由ASIC芯片实现的GNSS接收机虽然也可以升级，但是由于其基带部分由ASIC芯片实现，所以GNSS接收机一经制成，基带部分的功能就不能改变，升级的范围只限于GNSS接收机最末端的软件，换句话说，传统接收机的升级只能对数据处理软件的方法进行修改，但对于GNSS接收机所要处理的信号对象则完全无能为力；基带部分由FPGA实现，但配置文件采用固化在非易失存储器中、由FPGA直接读取非易失存储器中的配置文件的GNSS接收机，虽然理论上可以对其基带部分进行升级，但是，升级需要拆开GNSS接收机更换非易失存储器或者用专用的烧录器重新烧写，在实际使用时非常不便。