本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。特別是一種北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)。

背景技術(shù)：

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(bds)是我國自行研制的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，與美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、俄羅斯的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以及歐盟的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)共同構(gòu)成全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前，bds已經(jīng)發(fā)展到了第二代，可以向亞洲地區(qū)提供高精度的無源定位、授時(shí)服務(wù)，并已經(jīng)應(yīng)用于交通運(yùn)輸、海洋漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象預(yù)報(bào)、森林防火、通信系統(tǒng)、電力調(diào)度、救災(zāi)減災(zāi)等諸多領(lǐng)域。除此之外，bds還提供了其特有的短報(bào)文服務(wù)。

但是目前bds接收機(jī)并沒有跟上北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展步伐，以至于95％以上的bds接收機(jī)中使用的是美國生產(chǎn)的射頻前端芯片，國產(chǎn)芯片的使用率非常低，遠(yuǎn)未達(dá)到產(chǎn)業(yè)化、市場化的水平。因此研究bds衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)，打破bds在接收機(jī)應(yīng)用上的困局具有重要的意義。

傳統(tǒng)型的接收機(jī)在靠前端的部分使用分立元件搭建射頻前端，然后在微控制器部分通過數(shù)字信號處理得到必要的信息，這種接收機(jī)在抗干擾性能、實(shí)時(shí)性及信號捕獲跟蹤性能上存在不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：一種北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)，包括射頻前端模塊、基帶信號處理模塊、定位解算模塊、存儲模塊和系統(tǒng)電源；

所述射頻前端模塊對接收的北斗衛(wèi)星信號進(jìn)行下變頻處理得到數(shù)字中頻信號；

所述基帶信號處理模塊對數(shù)字中頻信號進(jìn)行載波剝離、偽碼剝離和相關(guān)積分處理，然后輸出跟蹤衛(wèi)星信號的偽距、載波相位以及解調(diào)出來的導(dǎo)航電文；

所述定位解算模塊利用基帶信號處理模塊測量的偽距和載波相位，結(jié)合導(dǎo)航電文，采用單點(diǎn)定位方法解算出用戶的位置和速度；

所述存儲模塊實(shí)時(shí)存儲定位解算結(jié)果和基帶信號處理模塊配置數(shù)據(jù)；

所述電源模塊為射頻前端模塊、基帶信號處理模塊、定位解算模塊和存儲模塊供電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明采用dsp+fpga的設(shè)計(jì)模式，fpga主要實(shí)現(xiàn)相關(guān)器部分，dsp負(fù)責(zé)對fpga的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行處理，并控制fpga的運(yùn)行，基于fpga+dsp架構(gòu)的北斗接收機(jī)可以兼容多個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的算法，具有極大的靈活性；

(2)相比于傳統(tǒng)接收機(jī)的采用分立元件搭建的射頻前端，本發(fā)明射頻前端模塊采用北斗集成芯片，能獲得更好的信號接收質(zhì)量；

(3)本發(fā)明的元器件密度高，整體尺寸小，便于在載體上安裝；

(4)本發(fā)明抗高過載性能優(yōu)異，有效的降低了接收機(jī)在高過載、大沖擊力下電路板破裂、元器件脫焊的可能性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)電路圖。

圖3為基帶信號處理平臺結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1，本發(fā)明的一種北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)，包括射頻前端模塊、基帶信號處理模塊、定位解算模塊、存儲模塊和系統(tǒng)電源；

所述射頻前端模塊對接收的北斗衛(wèi)星信號進(jìn)行下變頻處理得到數(shù)字中頻信號；

所述基帶信號處理模塊對數(shù)字中頻信號進(jìn)行載波剝離、偽碼剝離和相關(guān)積分處理，然后輸出跟蹤衛(wèi)星信號的偽距、載波相位以及解調(diào)出來的導(dǎo)航電文；

所述定位解算模塊利用基帶信號處理模塊測量的偽距和載波相位，結(jié)合導(dǎo)航電文，采用單點(diǎn)定位方法解算出用戶的位置和速度；

所述存儲模塊實(shí)時(shí)存儲定位解算結(jié)果和基帶信號處理模塊配置數(shù)據(jù)；

所述電源模塊為射頻前端模塊、基帶信號處理模塊、定位解算模塊和存儲模塊供電。

進(jìn)一步的，如圖2所示，射頻前端模塊包括射頻前端芯片和基準(zhǔn)振蕩器，射頻前端芯片包括前置放大器、下變頻器、a/d轉(zhuǎn)換器和頻率合成器；前置放大器對接收的北斗衛(wèi)星信號進(jìn)行濾波放大，下變頻器對濾波放大后的信號進(jìn)行下變頻然后經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換得到數(shù)字中頻信號；基準(zhǔn)振蕩器為頻率合成器提供時(shí)鐘信號，頻率合成器為下變頻器提供北斗頻率信號。

進(jìn)一步的，如圖3所示，基帶信號處理模塊包括外圍模塊、相關(guān)器模塊和外設(shè)接口模塊emif；外圍模塊通過spi口配置射頻前端芯片，配置成功的射頻前端芯片將北斗 衛(wèi)星信號下變頻到中頻信號并采樣成數(shù)字中頻信號，之后連同中頻采樣時(shí)鐘一起送給相關(guān)器模塊；相關(guān)器模塊對數(shù)字中頻信號進(jìn)行載波剝離、偽碼剝離和相關(guān)積分處理，得到跟蹤衛(wèi)星信號的偽距、載波相位以及導(dǎo)航電文，并使用中斷信號通知定位解算模塊讀取運(yùn)算結(jié)果；所述外設(shè)接口模塊用于將跟蹤衛(wèi)星信號的偽距、載波相位以及導(dǎo)航電文發(fā)送給定位解算模塊，同時(shí)接收定位解算模塊返回的頻率控制字和相位控制字。

進(jìn)一步的，存儲模塊包括fpga配置芯片和nandflash，fpga配置芯片用于存儲基帶信號處理模塊配置數(shù)據(jù)，nandflash用于存儲定位解算結(jié)果。

系統(tǒng)電源由5v電源轉(zhuǎn)換成各種電平供給其他模塊正常工作。

定位解算模塊得到的定位信息通過數(shù)據(jù)接口發(fā)送至上位機(jī)以供實(shí)時(shí)監(jiān)測。

本發(fā)明的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)基于dsp和fpga平臺，dsp和fpga分別為定位解算模塊和基帶信號處理模塊的硬件平臺，dsp采用titms320c6747，fpga采用xilinx公司spartan3系列xc3s1600e；射頻前端模塊中的射頻前端芯片采用max2769b。

本發(fā)明的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)能夠用于接收北斗二代系統(tǒng)衛(wèi)星信號，其性能優(yōu)良，器件少、體積小、造價(jià)低、抗高過載且抗干擾能力強(qiáng)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)，包括射頻前端模塊、基帶信號處理模塊、定位解算模塊、存儲模塊和系統(tǒng)電源；所述射頻前端模塊對接收的北斗衛(wèi)星信號進(jìn)行下變頻處理得到數(shù)字中頻信號；所述基帶信號處理模塊對數(shù)字中頻信號進(jìn)行載波剝離、偽碼剝離和相關(guān)積分處理，然后輸出跟蹤衛(wèi)星信號的偽距、載波相位以及解調(diào)出來的導(dǎo)航電文；所述定位解算模塊利用基帶信號處理模塊測量的偽距和載波相位，結(jié)合導(dǎo)航電文，采用單點(diǎn)定位方法解算出用戶的位置和速度；所述存儲模塊實(shí)時(shí)存儲定位解算結(jié)果和基帶信號處理模塊配置數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠用于接收北斗二代系統(tǒng)衛(wèi)星信號，其性能優(yōu)良、器件少、體積小、造價(jià)低、抗高過載且抗干擾能力強(qiáng)。

技術(shù)研發(fā)人員：管雪元;劉來旺;李振偉;沈凱;李文勝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2016.03.06
技術(shù)公布日：2017.09.12