[发明专利]一种GNSS接收机的中频数据采集与回放系统无效

专利信息
申请号: 201110307117.0 申请日: 2011-10-09
公开(公告)号: CN102508267A 公开(公告)日: 2012-06-20
发明(设计)人: 潘树国;王庆;陈冲 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: G01S19/23 分类号: G01S19/23
代理公司: 南京天翼专利代理有限责任公司 32112 代理人: 汤志武
地址: 211189 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 gnss 接收机 中频 数据 采集 回放 系统
【说明书】:

技术领域

发明涉及GNSS卫星导航系统,尤其是一种GNSS接收机的中频数据采集与回放系统,特别适用于基于多模GNSS卫星导航系统接收机的研发。 

背景技术

随着全球各种导航卫星系统的建成与完善,卫星导航定位接收机的应用广泛,从单一的GPS时代转变为多星座并存兼容的GNSS新时代,导致卫星导航体系全球化和增强多模化。而GNSS系统的逐步完善和增强,使得兼容和互操作成为新的关注的焦点之一,而如何从最优角度充分利用和发挥多系统的优势,是未来发展的一种趋势。基于软件无线电技术的GNSS接收机在微弱信号处理和多信号兼容等方面具有很大的优势。而在GNSS接收机中,为了对捕获、跟踪及定位等算法进行仿真及验证,优化算法性能,常需要实时的真实数据去对算法进行仿真及测试。 

发明内容

本发明提供一种GNSS接收机的中频数据采集与回放系统,其目的是,在PC平台进行算法开发时,需要真实的中频数据来对算法的功能及性能进行验证。而在进行接收机的调试中,我们需要连续的、满足基带要求的卫星数据流,而数据回放功能的实现,解决了必须去户外进行调试的问题,使得接收机的算法开发与调试,只需一次露天数据采集,而后续即可全部在室内进行,提高了开发效率,缩短了开发时间。 

本发明目的是这样实现的:一种GNSS接收机的中频数据采集与回放系统,其特征在于:系统包括天线、设有多模GNSS接收机芯片的射频前端单元、设有SPI程序模块、串并转换模块、异步FIFO缓冲模块、USB接口时序模块以及总状态机模块的FPGA控制单元、设有固件程序及驱动程序的USB接口传输单元及上位机;天线连接射频前端单元,SPI程序模块双向连接射频前端单元,射频前端单元连接FPGA控制单元,FPGA控制单元双向连接USB接口传输单元,USB接口传输单元双向连接上位机;射频前端单元通过天线接收射频卫星信号,经过LNA、混频及A/D采样转换后输出中频信号,SPI程序模块对射频前端单元的工作模式进行配置,实现对包括GPS、北斗2代、GLANASS及伽利略在内的多个卫星导航系统的切换,FPGA控制单元对射频前端单元输出的中频信号进行串并转换后,变为并行数据存入到异步FIFO缓冲模块,USB接口时序模块将异步FIFO缓冲模块中的数据读出后,写入到USB接口传输单元中,上位机程序将从USB接口传输单元读取到的数据存储到本地的硬盘中。数据回放时,在上位机程序的控制下,将经过格式转换的数据流,在基带时钟的触发下,传输到基带的中频输入端。 

上位机通过程序对FPGA控制单元进行传输控制时,采用异步I/O及多线程方法和循环队列调度方法,保证高速数据传输中的连续性及实时性,最后将采集 到的数据存储到本地的硬盘中。 

当系统进行数据采集时,为了保证数据的连续性,就需要使上位机的读取速度大于射频前端的写入速度。因此,USB接口传输单元中的固件程序配置如下:传输速率设置为高速(High-Speed),传输类型设置为批量传输(BULK传输),工作模式设置为异步SLAVEFIFO模式。当系统进行数据回放时,需要将USB固件程序配置如下:传输速率设置为高速(Full-Speed),传输类型设置为批量传输(BULK传输),工作模式设置为异步SLAVEFIFO模式。同时,在硬件连接中,异步读引脚SLRD需要直接连接到基带时钟的CLK引脚。 

本发明与现有技术相比,有以下优点及显著效果: 

(1)在当前多个卫星导航系统并存的情况下,采用多模GNSS接收机芯片,通过FPGA中SPI程序对射频前端芯片进行模式的切换,解决了以往的数据采集系统单纯针对GPSL1信号或者一种信号的问题,多模GNSS接收机芯片,外接天线有源/无源可选。能够采集多个卫星系统信号,射频前端的工作模式切换由SPI程序进行配置即可,便于用户进行选择性开发,应用范围广,更为以后用户进行多兼容系统开发提供便利。 

(2)数据缓存模块利用FPGA内部的嵌入式存储器来实现异步FIFO,与现有采用外部SRAM芯片缓冲相比,节省了成本,而且更能方便的修改FIFO深度大小,适应不同FPGA芯片、不同中频采样速率的场合,更利于程序的通用性、可移植性。 

(3)上位机部分采用多线程技术及循环队列请求技术解决高速数据传输中数据丢失的问题,使得系统的传输速度得到大幅度提升,数据采集系统可以工作在高速、实时的场合,便于进行实时软件接收机的研发。 

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