[发明专利]一种北斗/GPS双模星载接收机及其导航定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术，具体是涉及一种基于DSP+FPGA的微型星载高动态北斗/GPS双模接收机及其导航定位方法。

背景技术

自从美国全面建成全球定位系统(简称GPS)以来，已经被世界各国广泛地利用于军民领域。出于国家战略层面的考虑，我国也在21世纪大力发展北斗卫星导航系统(简称BDS)，目前已经初步建成，成为继美国GPS，俄罗斯GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。信号接收机是应用卫星导航系统所必须的设备。目前市场上北斗/GPS接收机存在的问题有：使用高度和速度有限制，无法应用于星载高动态的环境；对GPS和北斗导航系统两者的兼容性不强；国外满足相应技术要求的GPS接收机存在禁运问题。

专利CN 104133226 A公开了一种北斗/GPS双模定位接收机，其缺陷在于未考虑卫星绕地飞行的超高动态影响和太空环境的超低温、强电磁干扰等环境因素的影响，因此不适用于星载高动态环境。高动态环境下接收机的研制存在高性能北斗/GPS环路跟踪算法以及快速定位的技术难点。目前市场上还没有能解决上述难点，并且具有运算速度快、整体功耗低、体积小、抗干扰、耐低温等优点的星载北斗/GPS硬件系统及其相应软件的设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服上述缺陷为低轨卫星提供一种北斗/GPS双模星载接收机及其导航定位方法，提高了导航定位和授时的精度。

实现本发明目的的技术方案为：一种北斗/GPS双模星载接收机，基于DSP+FPGA架构，包括4个模块：有源天线、射频前端处理模块、基带信号数字处理模块和定位解算模块：

有源天线将接收到的导航信号转变为电流信号，经低噪声放大器对信号进行放大，经带通滤波器提高信噪比后，进入射频前端处理模块；

射频前端处理模块对卫星信号进行下混频、中频滤波、自动增益控制和模数转换，最终得到数字中频信号；

基带信号数字处理模块对数字中频信号进行捕获、跟踪、位同步和帧同步处理，得到导航测量值和导航电文；

定位解算模块利用导航测量值和导航电文进行定位解算，最终得到用户的卫星信息，获取定位观测值。

一种北斗/GPS双模星载接收机的导航定位方法，包括以下步骤：

步骤1、有源天线接收导航信号，并进行放大和滤波去噪；

步骤2、射频前端处理模块对去噪的信号进行下混频、中频滤波、自动增益控制和模数转换，得到数字中频信号；

步骤3、基带信号数字处理模块对数字中频信号进行捕获、跟踪、位同步和帧同步处理，得到导航测量值和导航电文；

步骤4、定位解算模块利用导航测量值和导航电文进行定位解算，得到卫星的定位观测值。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)本发明采用DSP+FPGA结构设计，提高了运算速度，方便对算法进行改进和更新，适合工程上使用；(2)本发明采用北斗/GPS伪距融合算法，提高了收星数量，降低了丢星概率；(3)本发明采用改进的时域搜索捕获方法，缩短了接收机首次定位时间。

附图说明

图1是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机的信号处理流程图。

图2是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机的系统硬件结构图。

图3是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机MAX2769配置模块结构图。

图4是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机的射频前端处理模块的结构图。

图5是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机的DSP与FPGA总线连接图。

图6是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机及其导航方法的捕获电路图。

图7是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机及其导航方法的跟踪环路图。

图8是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机及其导航方法的二阶环路数字滤波器方框图。

图9是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机及其导航方法的由二阶锁频环辅助的三阶锁相环的滤波器方框图。

图10是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机及其导航方法的帧同步流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。