一種星載雙模四頻gnss導航接收機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種GNSS導航接收機。
【背景技術】
[0002] 北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)是我國自行研制的，為用戶提供快速定位、簡短數字報文 通信和授時服務的新型、全天候、區(qū)域性的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。北斗二代衛(wèi)星定位系統(tǒng)的運 營使用，使得我國國防領域導航定位需求能夠擺脫對GPS系統(tǒng)的依賴，為維護國家安全、推 動經濟文化全面發(fā)展提供了重要保障。
[0003] 使用GPS與北斗系統(tǒng)進行定位導航需要使用接收機，我國傳統(tǒng)各型衛(wèi)星配備的星 載GNSS接收機是以GPS系統(tǒng)實現實時定軌的，并且該類型設備體積重量均非常大但性能指 標缺遠低于地面類似設備。隨著近年來小型化、微納衛(wèi)星的發(fā)展，傳統(tǒng)的星載GNSS接收機已 經不能滿足需求，另外北斗系統(tǒng)的快速發(fā)展也需要星載GNSS接收機能夠支持北斗系統(tǒng)應 用。
[0004] 6?3 1^1頻點信號的測距碼以1.0231〇?8的碼速率調制在1575.421他的載波信號 上，L2頻點信號的測距碼以10.23Mcps的碼速率調制在1227.6MHz的載波信號上。同時處理 L1、L2雙頻信號并進行對消電離層能夠實現高精度定位，但是由于L2頻點上加載的測距碼 經過美國軍方的特殊加密處理無法直接使用，所以只能通過特殊方式對L2載波信號進行跟 蹤，同時也會使得L2信號跟蹤強度天然比L1信號低最少lldBm。同理，北斗B1頻點信號的測 距碼以2.046Mcps的碼速率調制在1561.098MHz的載波信號上，北斗B3頻點信號的測距碼以 10.23Mcps的碼速率調制在1268.52MHz的載波信號上。在相同的情況下，B3頻點的碼速率是 B1頻點的5倍，因此理論上單B3頻點的定位精度能達到單B1頻點的5倍，而在觀測條件較差、 可用衛(wèi)星數較少的的情況下，衛(wèi)星進行北斗偽距單點定位時，單頻偽距單點定位性能急劇 下降，而Bl、B3雙頻偽距單點定位精度卻可以較好的約束誤差的離散范圍，提高接收機的 定位精度和可用性。
[0005] 因此實現一種能夠同時支持GPS LI、L2頻點及北斗二代B1、B3頻點的導航接收機 已經十分迫切。
【發(fā)明內容】
[0006] 本發(fā)明解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供了一種基于GPS和北斗二代 導航系統(tǒng)的星載雙模四頻點GNSS接收機，能夠安裝在衛(wèi)星上提供可靠的定位連續(xù)性和較高 的定位精度，同時還能通過四頻點差分有效提高實時定位精度，輸出觀測數據為事后精密 定軌提供基礎數據，具備較高的可靠性，能夠適應空間復雜的應用環(huán)境。
[0007] 本發(fā)明的技術解決方案是:一種星載雙模四頻GNSS導航接收機，包括射頻信號處 理電路、L1窄帶帶通濾波器、L2窄帶帶通濾波器、B1窄帶帶通濾波器、B3窄帶帶通濾波器、下 變頻及模數轉換采樣電路、晶振、中頻數字信號處理電路、測量數據預處理模塊、組合濾波 模塊、導航定位模塊，其中：
[0008] 射頻信號處理電路:接收外部輸入的同時含有GPS衛(wèi)星L1頻點、L2頻點及北斗衛(wèi)星 B1頻點、B3頻點的混合射頻信號，對混合射頻信號進行放大并進行帶通濾波后通過功分器 分為兩路，一路為含有GPS衛(wèi)星L1頻點、L2頻點的射頻信號，一路為含有北斗衛(wèi)星B1頻點、B3 頻點的射頻信號;對兩路信號分別再經過放大濾波后通過功分器最終得到四路信號，分別 為L1射頻信號、L2射頻信號、B1射頻信號、B3射頻信號并同時輸出至L1窄帶帶通濾波器、L2 窄帶帶通濾波器、B1窄帶帶通濾波器、B3窄帶帶通濾波器；
[0009] L1窄帶帶通濾波器:對接收到的信號進行以L1頻點為中心的帶通濾波，得到L1頻 點高頻信號并送至下變頻及模數轉換采樣電路；
[0010] L2窄帶帶通濾波器:對接收到的信號進行以L2頻點為中心的帶通濾波，得到L2頻 點高頻信號并送至下變頻及模數轉換采樣電路；
[0011] B1窄帶帶通濾波器:對接收到的信號進行以B1頻點為中心的帶通濾波，得到B1頻 點高頻信號并送至下變頻及模數轉換采樣電路；
[0012] B3窄帶帶通濾波器:對接收到的信號進行以B3頻點為中心的帶通濾波，得到B3頻 點高頻信號并送至下變頻及模數轉換采樣電路；
[0013] 晶振:產生基準頻率信號并送至下變頻及模數轉換采樣電路；
[0014] 下變頻及模數轉換采樣電路:對L1頻點、L2頻點、B1頻點、B3頻點的四個高頻信號 分別進行下變頻，并根據晶振提供的基準頻率信號構建同步采樣時鐘，利用所述同步采樣 時鐘對下變頻后的四種信號進行同步采樣，分別得到L1頻點、L2頻點、B1頻點、B3頻點各自 的中頻數字信號，并將四個頻點的中頻數字信號以及同步采樣時鐘送至中頻數字信號處理 電路；
[0015]中頻數字信號處理電路:對L1頻點、L2頻點、B1頻點、B3頻點各自的中頻數字信號 分別進行捕獲跟蹤，獲取有效跟蹤的各個GPS衛(wèi)星L1頻點原始測量數據、L2頻點原始測量數 據以及北斗衛(wèi)星B1頻點原始測量數據、B3頻點原始測量數據，所述的原始測量數據包括碼 計數、載波計數、多普勒和原始電文，其中碼計數和載波計數通過同步采樣時鐘獲得；
[0016] 測量數據預處理模塊:針對中頻數字信號處理電路傳來的GPS衛(wèi)星L1頻點原始測 量數據、L2頻點原始測量數據以及北斗衛(wèi)星B1頻點原始測量數據、B3頻點原始測量數據分 別進行相同的操作，包括通過碼計數累加得到衛(wèi)星的觀測時間，結合載波計數修正后計算 得到原始偽距，通過多普勒與載波計數修正計算得到偽距率，通過對GPS原始電文進行奇偶 校驗解碼得到GPS解調電文，通過對北斗原始電文進行BCH解碼得到北斗解調電文；從組合 濾波模塊獲取原始偽距修正量和偽距率修正量，利用原始偽距修正量對原始偽距進行修正 并送至導航定位模塊，利用偽距率修正量對偽距率進行修正并送至導航定位模塊；
[0017] 導航定位模塊:根據修正后的GPS衛(wèi)星及北斗衛(wèi)星的原始偽距，分別進行衛(wèi)星鐘差 修正、電離層誤差修正、電離層差分修正、對流層誤差修正、地球自轉誤差修正，得到最終可 用于定位的修正偽距；同時，通過解析電文解算GPS衛(wèi)星L1頻點與L2頻點以及北斗衛(wèi)星B1頻 點與B3頻點的各個衛(wèi)星參數，所述的衛(wèi)星參數包括位置、速度、鐘差;利用修正偽距、衛(wèi)星 參數、偽距率解算出導航數據、觀測數據和1PPS后向外部輸出；
[0018] 組合濾波模塊:使用卡爾曼濾波算法對導航定位模塊輸出的導航信息進行組合導 航濾波，過濾導航信息中的異常值，結合導航接收機的速度、加速度以及濾波處理后的導航 信息，計算出原始偽距修正量和偽距率修正量并反饋至測量數據預處理模塊。
[0019] 所述的中頻數字信號處理電路包括捕獲配置器、FFT捕獲單元、通道配置器、η個通 道、相關運算單元和鎖存采樣單元，捕獲配置器對FFT捕獲單元進行參數配置，FFT捕獲單元 依據配置參數對輸入的Β1頻點中頻數字信號與Β3頻點中頻數字信號進行捕獲操作，捕獲到 的信號被送入通道配置器，通道配置器將從η個通道中選擇一個空閑通道對捕獲到的信號 進行跟蹤，相關運算單元使用相關時鐘對所有η個通道同一時刻的信號進行相關計算，鎖存 采樣單元使用鎖存時鐘對所有η個通