[发明专利]一种基于北斗系统的卫星信号寻优系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种基于北斗系统的卫星信号寻优系统及方法。

背景技术

卫星导航定位系统对经济发展、社会效益以及军事领域都具有重要的影响，我国非常重视对卫星导航定位系统的建设和发展，一直不断地努力探索和研究。“北斗卫星导航定位系统”(简称“北斗系统”)是由我国白行研发、独立运行的能够覆盖全球的卫星导航定位系统，目前处于组网阶段。该系统已经在测绘、通信、交通运输、公共安全和减灾救灾等很多领域成功应用，带来了显著的经济效益和社会效益。

“北斗系统”作为一种新的卫星导航定位系统，有明显的技术优势，但也有一定的应用缺陷和不足。其中，最为突出的缺陷是“北斗系统”信号的不稳定，经常会出现北斗接收天线在某一时间段或某一方向上搜不到信号，或者搜到的信号质量特别差的情况。稳定的信号是“北斗系统”能够得以良好应用的前提和保障。目前，还没有很好的技术来解决“北斗系统”信号不稳定的问题，该问题是制约“北斗系统”发展的重要因素之一，应该得到高度的重视并予以相应的对策去解决。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于北斗系统的卫星信号寻优系统，包括上位机、智能避障小车、无源北斗系统、天线姿态控制系统、供电系统和监控系统；

智能避障小车包括电机驱动模块、舵机驱动模块、激光雷达模块和运动控制模块，激光雷达模块的输出端连接运动控制模块的输入端，运动控制模块的不同输出端分别连接电机驱动模块的输入端和舵机驱动模块的输入端；

所述无源北斗系统包括北斗接收天线、射频模块、FPGA和DSP，北斗接收天线固定安装在智能避障小车上，北斗接收天线的输出端连接射频模块的输入端，射频模块的输出端连接FPGA的输入端，FPGA的输出端连接DSP的输入端；

所述天线姿态控制系统包括驱动模块、超声波传感器和ARM处理器；DSP的一个输出端连接ARM处理器的输入端，ARM处理器的两个不同输出端分别连接上位机和驱动模块的输入端，驱动模块的输出端连接北斗接收天线的输入端，用于探测北斗接收天线的俯仰角度和方位状态的超声波传感器的输出端连接ARM处理器的输入端；

所述供电系统包括太阳能电池组和太阳能电池控制器，太阳能电池组中的各太阳能电池并联，太阳能电池控制器与太阳能电池组连接，太阳能电池控制器的输入端与DSP的一个输出端连接；

所述智能避障小车、无源北斗系统、天线姿态控制系统均由供电系统进行供电，太阳能电池组中各太阳能电池的输出端分别连接智能避障小车、无源北斗系统、天线姿态控制系统；

所述监控系统包括监视设备、传输设备和显示设备，监视设备安置在智能避障小车运动的环境范围内，监视设备的输出端通过传输设备连接到显示设备。

采用所述的基于北斗系统的卫星信号寻优系统进行卫星信号寻优的方法，包括以下步骤：

步骤1：DSP判断智能避障小车、无源北斗系统、天线姿态控制系统和监控系统的供电是否正常：是，则执行步骤3，否，则执行步骤2；

步骤2：通过太阳能电池控制器控制太阳能电池对智能避障小车、无源北斗系统、天线姿态控制系统和监控系统进行供电；

步骤3：智能避障小车运动过程中，通过激光雷达模块实时勘测小车运动环境中的障碍物，实现智能避障小车移动过程中智能避障，同时，监控系统对智能避障小车运动过程实时监控；

步骤4：北斗接收天线实时接收当前的卫星信号，并将该卫星信号经射频模块发送至FPGA；

步骤5：FPGA对卫星信号进行解调解扩，并将解调解扩后的信号传送给DSP；

步骤6：DSP对接收到的信号进行定位解算和时间修正，从而完成授时，并将该授时信息传输到ARM处理器进行保存，同时，超声波传感器采集北斗接收天线当前时刻的俯仰角度和方位状态信息并传输至ARM处理器进行保存；

所述授时信息包括智能避障小车当前时刻位置信息、当前时间信息和信号强度信息；

步骤7：ARM处理器将保存的授时信息和北斗接收天线当前时刻的俯仰角度和方位状态信息发送至上位机；

步骤8：ARM处理器采用信号寻优学习算法，对下一时刻的最优卫星信号可能出现的范围进行预测，进而寻找到最优卫星信号；

具体步骤如下：

步骤8.1：ARM处理器将接收到的各个时刻的授时信息及其对应的北斗接收天线的俯仰角度和方位状态信息进行归一化处理；

步骤8.2：将归一化处理后的数据作为信号寻优学习的样本数据；