单板三天线高精度定位定向接收机制造技术

本实用新型专利技术涉及卫星定位技术领域，公开了一种单板三天线高精度定位定向接收机，包括：射频单元、基带处理单元、定向处理单元和接口单元，其中，射频单元包括多个射频通道、频率综合器和时钟，每个射频通道独立接收多频点的射频信号，通过所述时钟完成所述多个射频通道的信号同步，通过所述频率综合器确定各通道工作频点；基带处理单元耦接射频单元、定向处理单元和接口单元，完成射频信号的捕获、跟踪、解调后提供给定向处理单元，同时输出观测量数据；定向处理单元还耦接接口单元，完成定位定向解算后通过接口单元输出结果。本实用新型专利技术通过一体化设计消除了两套接收机的钟差，有利于优化定向算法，同时具有较高的灵活性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及卫星定位
，公开了一种单板三天线高精度定位定向接收机，包括：射频单元、基带处理单元、定向处理单元和接口单元，其中，射频单元包括多个射频通道、频率综合器和时钟，每个射频通道独立接收多频点的射频信号，通过所述时钟完成所述多个射频通道的信号同步，通过所述频率综合器确定各通道工作频点；基带处理单元耦接射频单元、定向处理单元和接口单元，完成射频信号的捕获、跟踪、解调后提供给定向处理单元，同时输出观测量数据；定向处理单元还耦接接口单元，完成定位定向解算后通过接口单元输出结果。本技术通过一体化设计消除了两套接收机的钟差，有利于优化定向算法，同时具有较高的灵活性。【专利说明】
本技术涉及一种卫星定位
，特别涉及一种单板三天线高精度定位定 向接收机。 单板三天线高精度定位定向接收机
技术介绍
利用伪距进行卫星定位时，无论是进行单点定位（SPP)还是伪距差分定位 (DGPS)，通常定位精度最好只能达到亚米级。而在大地测量、地震监测等高精度定位领域， 其定位精度要求厘米级甚至毫米级，则需要采用载波相位观测值进行定位。其中载波相位 相对定位（也称载波相位差分定位）技术应用最为广泛，载波相位相对定位技术与码差分 定位技术的原理类似，均采用两台以上接收机同步观测进行定位，随后解算整周模糊度。在 固定整周模糊度后可以达到厘米级甚至毫米级定位精度。 多接收机同步定位的关键是多个射频信号的接收和同步，现有技术中主要采用多 天线形成的多个射频接收通道实现。现有的卫星地面接收机系统中通常利用已有的定制导 航板卡（俗称OEM板）进行二次开发后得到，OEM板是几家知名设备厂商提供的带有基本 功能的标准化集成电路板，一般包括天线、射频前端、基带信号处理、微处理器等硬件，并带 有通用的软件。 由于单个OEM板上仅有一个天线接收通道，采用现有方式要组成多天线接收机系 统必须使用多块OEM板。如图1、图2所示，现有的多天线接收机硬件结构主要由多块OEM 板以不共用时钟或共用时钟的方式集成。其中，图1中使用两块OEM板直接构建双天线系 统，由于OEM板仅为单天线而设计，所以当构成的多天线系统时，各板前端和基带均是独立 的，它们采用独立的时钟，且大部分没有外部时钟输入功能。图2中对通用的两块OEM板进 行了改造，使之共用一个时钟（比如通过晶振进行计时），通过共用时钟的方式为定向算法 提供了有利条件。 现有技术的方案都是采用使用多块导航板卡构建多天线系统，不同板卡前端、基 带、时钟均独立，即使使用了一定同步手段，各时钟之间也很容产生误差，会对定位定向测 量精度产生较大影响，且接收机体积大、功耗高，此外使用多块相同的导航板卡明显硬件冗 余设计多。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本技术所要解决的技术问题是如何降低多天线接收机 系统中时钟误差对定位定向精度的影响。 为解决上述问题，本技术提供了一种单板三天线高精度定位定向接收机，包 括：射频单元、基带处理单元、定向处理单元和接口单元；其中， 所述射频单元包括多个射频通道、频率综合器和时钟，每个射频通道独立接收多 频点的射频信号，通过所述时钟完成所述多个射频通道的信号同步，通过所述频率综合器 确定各通道工作频点； 所述基带处理单元耦接所述射频单元、所述定向处理单元和所述接口单元，对各 通道发来的射频信号的进行捕获、跟踪、解调后提供给所述定向处理单元，同时输出观测量 数据； 所述定向处理单元还耦接所述接口单元，对所述基带处理单元提供的数据完成定 位定向解算后通过接口单元输出结果。 优选地，所述射频单元中： 每个射频通道包括功分器和至少3个不同工作频点的信号处理信道。 优选地，所述处理信道包括：依次串接的第一滤波器、混频器、第二滤波器、放大 器、增益相位调整电路和模数转换器。 优选地，所述基带处理单元是一片FPGA单板。 优选地，所述基带处理单元包括：信号选择电路、伪码捕获电路、多通道信号跟踪 与解调电路、观测量提取电路、定时电路、ARM内核和接口控制电路。 优选地，所述射频通道为3个，对应处理3个天线"丁"字形布局形成的天线阵接 收的射频信号。 优选地，所述接口单元包括：RS232 / CAN接口、秒脉冲输出接口和外接充电口。 优选地，所述接收机还包括为整机提供电源并对外部设备进行二次电源分配的供 电模块。 优选地于，所述天线阵采用三套内置低噪声放大器的测量型天线。 优选地，所述天线为叠层宽带微带天线，采用高频线路板材作为所述天线的辐射 基片。 本技术提供了 一种单板三天线高精度定位定向接收机，将多个天线接收到的 射频信号经多个射频通道处理，送到同一片FPGA进行基带处理，然后由一个共同的CPU进 行定位定向解算。本技术通过一体化设计消除了两套接收机的钟差，有利于优化定向 算法；使用FPGA做基带处理，可以在一定程度上根据不同的应用需求更改基带设计，具有 较高的灵活性；相对于现有技术的方案，还具有功耗低，体积小等优点。 【专利附图】【附图说明】 图1为现有技术中不共用时钟的多天线接收机结构示意图； 图2为现有技术中共用时钟的多天线接收机结构示意图； 图3为本技术的一个实施例中单板三天线高精度定位定向接收机的系统结 构示意图； 图4为本技术的一个优选实施例中射频单元的结构示意图； 图5为本技术的一个优选实施例中天线阵的布局方式示意图； 图6为本技术的另一个优选实施例中基带处理单元的结构示意图。 【具体实施方式】 如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员 应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以 名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在 通篇说明书及权利要求当中所提及的"包含"为一开放式用语，故应解释成"包含但不限定 于"。"大致"是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述 技术问题，基本达到所述技术效果。此外，"耦接"一词在此包含任何直接及间接的电性连接 手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性连 接于所述第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电性连接至所述第二装置。说明书 后续描述为实施本技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本技术的一般原则 为目的，并非用以限定本技术的范围。本技术的保护范围当视所附权利要求所界 定者为准。 以下结合附图对本技术作进一步详细说明，但不作为对本技术的限定。 现有的多天线接收机大多由于厂商研发能力有限，只能利用已有的OEM板进行简 单的二次开发集成，如前所述，由于OEM板仅为单天线而设计，不同板卡前端、基带、时钟均 独立，各时钟之间很容产生误差，进而对定位定向精度造成较大影响。为解决该问题，本实 用新型提出了单板三天线高精度定位定向接收机的技术方案，通过共用本振，消除各通道 间的时钟误差，提高精度；通过电源共用，优化设计电路以及采用FPGA做基带处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单板三天线高精度定位定向接收机，其特征在于，所述接收机包括：射频单元、基带处理单元、定向处理单元和接口单元；其中，所述射频单元包括多个射频通道、频率综合器和时钟，每个射频通道独立接收多频点的射频信号，通过所述时钟完成所述多个射频通道的信号同步，通过所述频率综合器确定各通道工作频点；所述基带处理单元耦接所述射频单元、所述定向处理单元和所述接口单元，对各通道发来的射频信号的进行捕获、跟踪、解调后提供给所述定向处理单元，同时输出观测量数据；所述定向处理单元还耦接所述接口单元，对所述基带处理单元提供的数据完成定位定向解算后通过接口单元输出结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙向东，倪志斌，谭吉福，张一，蒲鹏程，胡新汉，杨必武，张玉华，彭宜平，李伟，王华，
申请(专利权)人：北京苍穹数码测绘有限公司，中国人民解放军第二炮兵装备研究院第三研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11