[发明专利]一种集中分布式多系统导航信号处理平台

摘要

本发明公开了一种集中分布式多系统导航信号处理平台，属于卫星导航技术领域。其包括1个一体化导航信号下变频器、1个信号采集与综合处理主板、6个基带信号处理板、1个高速传输背板和1个电源模块。该平台充分利用了多系统导航频段的复用性特征及处理算法相似性与差异化特征，采取基于四系统频段整合策略的复用式频率分配策略完成导航信号变频处理，并以此为依托完成导航信号一体化采集与分配，并通过GTX高速传输接口实现数字中频信号的实时分配，进而完成四系统各频点信号的基带处理及业务信息输出。本发明提升了多频点情况下信道变频资源及基带数据采集资源的复用性，可以实现导航信号监测接收机的信号兼容性和扩展性。

主权项

1.一种集中分布式多系统导航信号处理平台，其特征在于：包括1个一体化导航信号下变频器、1个信号采集与综合处理主板、6个基带信号处理板、1个高速传输背板和1个电源模块；所述一体化导航信号下变频器包括射频输入端口、功分电路、6个放大处理支路、频率综合电路和电源处理电路，其中，功分电路用于接收由射频输入端口输入的一路宽带输入信号，并采用基于四系统频段整合策略的复用式频率分配方法，将输入信号分为6路不同频段的信号并一一传给6个放大处理支路，各放大处理支路均对输入信号进行射频放大、滤波、下变频、中频放大和AGC放大，然后通过中频输出端口输出模拟中频信号，该6路模拟中频信号实现对北斗、GPS、GLONASS、Galileo四系统现行导航频点的全面覆盖，所述频率综合电路用于形成本振频率，所述电源处理电路用于为各通道有源器件提供工作电压；所述信号采集与综合处理主板包括三个ADC芯片、第一FPGA芯片、第二FPGA芯片、第一DSP芯片、第二DSP芯片、第一时钟分配电路、第一板间高速数据传输接口以及第一供电接口；其中，所述ADC芯片均支持两路模拟中频信号输入及采样，三个ADC芯片用于实现对一体化导航信号下变频器输出的6路模拟中频信号的数字化中频采样处理；第一FPGA芯片通过嵌入式程序开发的方式实现如下模块：ADC芯片采样控制模块，用于完成ADC芯片工作参数配置、采样过程管理及采样后中频数据接收；干扰检测与抑制模块，用于完成四系统各频点中频导航信号的干扰检测与抑制处理；第一接口控制模块，用于完成与第二FPGA、第一DSP以及第一板间高速数据传输接口之间的通道构建与数据收发控制，第一接口控制模块的传输内容中包括交互指令、各频点数字中频导航信号以及各基带信号处理板的工作时钟；第二FPGA芯片通过嵌入式程序开发的方式实现第二接口控制模块，所述第二接口控制模块用于完成与第一FPGA芯片、第二DSP芯片以及第一板间高速数据传输接口之间的通道构建与数据收发控制，第二接口控制模块的传输内容中包括交互指令和业务及监控数据；第一DSP芯片通过嵌入式程序开发的方式实现如下模块：定位与时间管理模块：用于完成四系统各频点定位解算、钟差解算与本地时间管理；第三接口控制模块：用于完成与第一FPGA芯片之间的数据收发控制；第二DSP芯片通过嵌入式程序开发的方式实现第四接口控制模块，所述第四接口控制模块用于完成与第二FPGA以及第一板间高速数据传输接口之间的收发控制，以及通过网口的对外数据交互；第一时钟分配电路用于完成外部时钟输入接收及板内芯片的工作时钟分配功能；第一供电接口用于提供供电输入；所述第一FPGA芯片与第二FPGA芯片之间以及第一FPGA芯片、第二FPGA芯片与信号采集与综合处理主板之间均通过GTX接口实现数据通信，所述第一FPGA芯片和第二FPGA芯片通过SRIO接口和EMIF接口实现与第一、第二DSP芯片之间的数据通信，所述信号采集与综合处理主板通过与第二DSP芯片连接的网口实现与上层用户的数据交互；所述基带信号处理板包括第三FPGA芯片、第三DSP芯片、第二时钟分配电路、第二板间高速数据传输接口以及第二供电接口；第三FPGA芯片通过嵌入式程序开发的方式实现如下模块：导航信号通道处理模块，用于完成所在基带信号处理板对应频点导航信号的正交解调与相关通道设计，输出通道积分信息；第五接口控制模块，用于完成与第三DSP芯片、第二板间高速数据传输接口之间的通道构建与数据收发控制，第五接口控制模块的传输内容中包括交互指令和导航业务信息；第三DSP芯片通过嵌入式程序开发的方式实现如下模块：导航信号基带处理模块，用于完成所在基带信号处理板对应导航信号的通道参数控制，实现信号捕获、跟踪、解调，并输出伪距、载波相位、多普勒、载噪比和导航电文；第六接口控制模块，用于完成与第三FPGA芯片之间的数据收发控制；第二时钟分配电路用于完成外部时钟输入接收及板内芯片的工作时钟分配功能；第二供电接口用于提供供电输入；所述高速传输背板包括数据传输接口、ERNI 464514数据传输接口插座和ERNI 114404供电接口插座，用于实现与信号采集与综合处理主板和各基带信号处理板之间的物理互联、数据传输以及供电分配，所述高速传输背板还包括电源输入插座，所述电源模块分别与一体化导航信号下变频器的电源处理电路以及高速传输背板的电源输入插座连接，从而为一体化导航信号下变频器、信号采集与综合处理主板和基带信号处理板供电；外部输入的导航信号通过射频输入端口输入给一体化导航信号下变频器，通过功分电路分为6路信号，每路信号分别传给一个放大处理支路，6个放大处理支路根据频段划分策略对各自支路内的导航信号进行射频放大、滤波、下变频、中频放大和AGC放大，最终输出6路覆盖北斗、GPS、GLONASS、Galileo四系统全部现行导航频点的模拟中频信号；6路模拟中频信号通过信号采集与综合处理主板的ADC芯片进行数字化中频采样处理，采样获得的数字信号传给第一FPGA芯片的干扰检测与抑制模块，干扰检测与抑制模块对输入信号进行干扰检测与抑制处理，然后通过第一接口控制模块由GTX接口输送至第一板间高速数传接口，并由第一板间高速数传接口输出至该频段信号所对应的基带信号处理板；所述基带信号处理板在第五接口控制模块的控制，将输入信号由GTX接口传输给第三FPGA，并在第三FPGA中通过导航信号通道处理模块完成I、Q正交解调和通道相关处理，并将通道积分结果通过第五接口控制模块由EMIF接口传输至第三DSP芯片，第三DSP芯片中的导航信号基带处理模块根据通道积分结果完成码环控制、载波环控制、伪距测量、载波相位测量、多普勒和载噪比获取及电文解调，并将处理生成的观测数据、测量信息和导航电文信息经第三FPGA芯片构建的数据传输链路，通过第五接口控制模块由GTX接口传回至信号采集与综合处理主板；信号采集与综合处理主板通过GTX接口将回传的观测数据、测量信息和导航电文信息传输至第一FPGA芯片和第二FPGA芯片；第一FPGA芯片通过第一接口控制模块经EMIF接口将回传信息传输至第一DSP芯片，并由第一DSP芯片的定位与时间管理模块根据观测数据和导航电文完成定位解算，再由第一接口控制模块将定位解算与时间管理信息经由EMIF接口和GTX接口传送至第二FPGA芯片；第二FPGA芯片通过第二接口控制模块将定位解算与时间管理信息通过SRIO接口输送至第二DSP芯片，并由第二DSP芯片通过第四接口控制模块经由网口实现最终输出。