[发明专利]一种北斗终端信号接收与处理的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于无线电导航定位技术领域，尤其涉及一种北斗终端信号接收与处理的装置及方法。

背景技术

如何在卫星信号被严重遮挡，卫星导航系统服务连续性降低的情况下，依然保证为用户提供可靠的导航定位服务是现在各大卫星导航系统急于解决的问题。地基导航信号网络是在容易被建筑物、树木、地形所遮挡，特别是在城市内的“高楼峡谷”、隧道、室内或者较深的开挖矿区等地区，架设一定数量的伪卫星，发射类似于导航卫星的伪卫星导航信号，形成对卫星导航系统的地基导航增强系统，增加用户的可见卫星数目，改善观测卫星星座的几何构形，增强和提高覆盖区域用户定位精度、完好性和有效性，提升用户导航性能。

我国的北斗地基增强网络尚处于建设阶段，目前市场上的北斗定位终端只能接收相应的卫星信号，在条件恶劣卫星信号有干扰的情况下，其服务性能不能令人满意，而且本身不具备在地基导航信号网络独立定位、地基导航信号网络与北斗卫星协同定位的位置解算能力，这在某种程度上阻碍了北斗地基导航系统的研发和应用。在技术应用层面，由于伪卫星信号PN码长度较短，功率远强于卫星信号，且不同的伪卫星信号功率相差可达几十dB，信号间会产生严重的远近效应，这也不利于地基增强网络的建设和应用。为此在终端的信号接收及处理单元必须具备解决此问题的功能,我国此领域的探索研究尚处于起步阶段。

发明内容

为了解决了终端同时接收伪卫星信号和北斗卫星信号及其处理的问题，本发明提出了一种北斗终端信号接收与处理的装置及方法，其中装置包括：依次相连的天线单元、射频单元、基带信号处理单元、信息处理单元、电源单元以及显控单元；

天线单元包括B1、B3频点的天线和低噪声放大器，用于完成射频信号的接收和放大；

射频单元将B1、B3频点的射频输入信号下变频至中频输出；

基带信号处理单元实现对B1、B3频点卫星信号和地基伪卫星信号的捕获、跟踪以及数据通道信息解调的功能；

信息处理单元实现装置的控制、PVT解算和导航信息的输出；

电源单元为整个装置提供电源，显控单元实现人机交互和接收机控制。

所述射频单元由射频混频器、中频可变增益放大器、中频混频器、中频滤波器、自动增益控制电路、两个独立的频率合成器构成。

所述射频单元输出能驱动50欧姆负载的模拟中频信号和供基带信号处理单元使用的62MHz低相噪时钟信号。

所述射频单元包括AD转换器，在62MHz钟的采样频率下工作，生成8位的数字中频信号传给基带信号处理单元。

所述装置同时接收伪卫星信号和实际卫星信号。

方法包括：

步骤1、接收机采用基于存储的基带实现捕获方式，分别对伪卫星和卫星进行捕获；

步骤2、接收机同时接收伪卫星信号和实际卫星信号进行伪卫星和卫星电文译码；

步骤3、对提取出来的导航参数进行更新操作；

步骤4、提取载波相位、码相位和多普勒的观测量信息，进行定位测速授时的解算；

步骤5、将定位和测速结果通过串口输出用于导航；将解算得到的本地钟差传给授时模块，授时模块据此修正本地钟，使得本地逼近系统钟，从而达到授时的效果。

所述步骤1中捕获方式包括：先用接收机自存数据分别对伪卫星的PN码进行相关，找到最强伪卫星信号并跟踪，在下次捕获搜索时，通过对跟踪信号在捕获相关器中进行门控制，对跟踪信号存在的时隙进行消隐处理，从而捕获次强信号，以此类推，在捕获多颗伪卫星信号后，根据跟踪信息对其他信号捕获进行消隐处理，从而在时间上避免强信号对其他信号的远近效应的干扰，最后完成所有的伪卫星信号跟踪后，捕获卫星信号时对所有伪卫星信号时隙进行消隐，进而消除伪卫星信号对实际卫星信号远近效应的影响。

所述步骤3中定位测速授时的解算包括：将故障卫星和异常观测量剔除，调用导航参数管理模块接口函数提取有效卫星的相关星历参数。

所述步骤4中的授时模块每隔一段时间比较实时时钟时间和本地时间的差异，如果差异超过设定门限，则用本地时间修正实时时钟时间；当卫星星历、钟差、历书更新时，调用FLASH文件系统接口模块更新FLASH中的相关参数以便在下次启动时提供相应的星历参数。

所述步骤3中定位测速授时的解算包括用户位置的计算：地面监测网络解算出偏移分量的矫正量，并将校正量发送至伪卫星和卫星，再由伪卫星和卫星在导航电文中广播至用户，对于伪卫星信号来说不存在电离层和对流层延迟误差，则第i颗卫星到接收终端的伪距方程写成：