[发明专利]GPS接收机中温度补偿晶体振荡器固定偏差的测试方法

说明书

技术领域

本专利涉及GPS接收机中的温度补偿晶体振荡器，尤其涉及GPS接收机中的温度补偿晶体振荡器固定偏差的测试方法，属于GPS通信技术领域。

背景技术

温度补偿晶体振荡器(TXCO)，可产生一个固定的频率，这个频率是否精准取决于TCXO本身。当TCXO用于GPS接收机中后，TCXO产生的频率随温度变化的偏差可以忽略不计。但是TCXO本身的固定偏差不可以忽略。TCXO的这个固定偏差也叫TCXOOffset(温度补偿晶体振荡器固定偏差)。TCXO Offset主要是由晶体老化、封装产生的。目前已存在的测量TCXO Offset的方法主要是借助频率测量仪器。当然GPS工程师根据TCXO的产品说明书也可以大概了解TCXO Offset，但是没有一种不借助频率测量仪器，只需要GPS接收机本身就可以测量GPS TCXO Offset的方法。

发明内容

本发明提供一种GPS接收机中的温度补偿晶体振荡器固定偏差的测试方法，本方法不借助频率测量仪器，只需要GPS接收机本身就可以测量TCXO Offset，从而为GPS接收机后续处理程序提供较准确的TCXO Offset测量值。

本发明采用的技术方案是：GPS接收机中温度补偿晶体振荡器固定偏差的测试方法，GPS接收机从天线接收卫星信号后，经过包括放大、变频、混频及基带信号处理过程，对卫星信号进行捕获、比特同步、跟踪及定位解算，其特征在于：

1)在GPS接收机基带的每个通道中，当该通道的跟踪部分PLL工作稳定时，从处理器中读出数字控制振荡器的频率值f_NCO，该频率值f_NCO包括多普勒频移、温度补偿晶体振荡器固定偏差(TCXO Offset)和GPS中频信号基准频率f_IF，其中：f_IF已知，本方法中f_IF为4.092MHz，用f_NCO减去f_IF，得到每个参与解算卫星所在通道的多普勒频移测量值，该测量值包括多普勒频移和温度补偿晶体振荡器固定偏差(TCXO Offset)；

2)在GPS定位解算阶段，从读取的导航电文数据中，计算参与解算的卫星的位置、速度，再利用最小二乘方法解算得到接收机的位置、速度，然后根据多普勒频移的定义，计算出每个参与解算的通道中只包括多普勒频移的测量值；

3)用1)的测量值减去2)的测量值，得到每个通道的温度补偿晶体振荡器固定偏差(TCXO Offset)测量值；

4)把各个参与解算的卫星所在的通道中得到的温度补偿晶体振荡器固定偏差(TCXO Offset)测量值取平均，得到温度补偿晶体振荡器固定偏差(TCXO Offset)的测量值。

本发明的优点及有益效果是，本发明方法不借助频率测量仪器，只需要GPS接收机本身就可以测量TCXO Offset，从而为GPS接收机后续处理程序提供较准确的TCXO Offset偏差测量值，有助于GPS接收机消除该偏差带来的不良影响。

附图说明

图1是GPS接收机整机高层系统结构框图；

图2是多通道基带信号处理引擎的工作链路图；

图3是TCXO Offset测量的流程图；

图4是多普勒频移测量值1(包括多普勒频移和TCXO Offset)的测量示意图；

图5是多普勒频移测量值2(只包括多普勒频移)的测量示意图。

具体实施方式

图1给出了接收机整机高层系统结构框图。其中包含：天线、低噪声放大器、射频模块、TCXO时钟源、基带信号处理引擎、定位解算、人机界面、电源等。GPS信号从天线接收，先经过低噪声放大器，以减小噪声的干扰，接着是射频模组。射频模组的主要功能，是信号的载波频率由L1频段(1575.42MHz)下变频到中频附近，并加以带通滤波器减小带外噪声干扰。典型情况下，需要通过两级下变频电路，变至中频。本地振荡器是根据接收机设计方案中的频率方案由基准振荡器经频率合成器导出的。混频过程之后，保留了载波多普勒和扩频码，只是载波频率降低了。通过后续的基带信号处理过程，进行扩频码和载波频率的二维捕获，之后跟踪上卫星信号，从中正确、连续解调出导航电文，用于定位解算。定位后，通过NMEA协议与上位机通讯，通过人机界面，加载地图信息，进行导航定位等。

图2是多通道基带信号处理引擎的工作链路图，数字中频信号来源于射频采样信号，主要过程包括捕获、比特同步、跟踪、子帧同步和计算接收机坐标等。