本专利公开了一种北斗二代和GPS公用频点的实时信号接收处理系统，北斗二代和GPS公用频点信号通过同一天线进入三个RF射频前端模块，再经过一系列放大、滤波和下变频处理，并通过A/D转换为2bit的中频数字信号，中频数字信号在FPGA的控制下，被采集到FPGA的内部存储器中，以乒乓方式存储成一定长度的数据块，最后通过USB控制器，按块传输到计算机上，本专利的优点在于：它在计算机平台的软件架构上对北斗二代和GPS公用频点信号进行快速捕获和实时数据处理等技术问题，显著地提高了单一定位系统的定位精度、可靠性、完好性和可用性；也由于是基于软件无线电技术的软件开发，摆脱了传统硬件接收机的算法和实现了可重配置性的研究模式。
【技术实现步骤摘要】
：本专利涉及一种导航定位的信号接收处理系统，具体涉及一种北斗二代与GPS公用频点实时信号接收处理系统。
技术介绍
：《2006年中国航天白皮书》宣布将在未来5年启动五大航天工程，其中具有军事用途的第二代“北斗”卫星导航系统将在4年内完成部署。有专家表示，二代“北斗”卫星系统部署完成后，中国将能对小目标发动精准攻击，而美国也有媒体认为中国用北斗计划来压制美国卫星的军事优势。随着我国综合国力的提升和卫星导航定位系统全面渗透普通人的生活，还有科索沃战争和第二次海湾战争美国GPS制导高精度打击武器的诱惑，构建一个类似GPS的全球卫星导航定位系统开始提上日程，从2007年开始正式建设“北斗”卫星导航定位系统(“北斗二号”)。“北斗”卫星导航定位系统需要发射35颗卫星，足足要比GPS多出11颗。按照规划，“北斗”卫星导航定位系统将有5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，采用“东方红”-3号卫星平台。30颗非静止轨道卫星又细分为27颗中轨道卫星(MEO)和3颗倾斜轨道同步卫星(IGSO)组成，27颗MEO卫星平均分布在倾角55度的三个平面上，轨道高度21500公里。“北斗”卫星导航定位系统将提供开放服务和授权服务。开放服务在服务区免费提供定位，测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度为0.2米/秒。授权服务则是军事用途的马甲，将向授权用户提供更安全与更高精度的定位，测速，授时服务，外加继承自北斗试验系统的通信服务功能。北斗二代采用与GPS相同的载波频率和调制方式，但是使用不同的伪随机码和数据编码方式，GPS接收机不能处理北斗二代信号。而少量能处理北斗二代信号的接收机也只是通过通用GPS接收机作后处理，但还是不能作为实时应用。一般地，GPS硬件接收机的冷启动时间在几十秒，热启动1秒左右，自动定位的处理时间大于10秒。因此，采用软件研究快速捕获方法是很有应用价值，尤其是基于软件无线电思想的兼容北斗二代/GPS定位信号的软件处理方法，不仅还没有产品级的终端出现，而且也具有可重配置性的开发与应用优势。
技术实现思路
：本专利的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供了一种北斗二代和GPS公用频点实时信号接收处理系统。本专利一种北斗二代和GPS公用频点实时接收处理信号系统，包括一个Max2741为主芯片的北斗二代和GPS公用频点第一RF射频前端模块，一个GRM7520为主芯片的北斗二代和GPS公用频点第二RF射频前端模块，一个GP2015为主芯片的北斗二代和GPS公用频点第三RF射频前端模块，一个Spartan3系列FPGA芯片，一个作为USB控制器的CY7C68013A。北斗二代和GPS公用频点实时信号通过同一天线进入三个RF射频前端模块，经过一系列放大、滤波和下变频处理，并通过A/D转换为2bit的中频数字信号，中频数字信号在FPGA的控制下，被采集到FPGA的内部存储器中，以乒乓方式存储成一定长度的数据块，最后通过USB控制器，按块传输到计算机上；其中：北斗二代和GPS公用频点第一RF射频前端模块Max2741芯片中的两位中频数字信号线、中频采样时钟线以及三根SPI编程接口控制线都分别引出，并连接到Spartan3系列FPGA的可编程I/O口上；北斗二代和GPS公用频点第二RF射频前端模块GRM7520芯片的两位中频数字信号线和中频采样时钟线分别引出，并连接到Spartan3系列FPGA的可编程I/O口上；北斗二代和GPS公用频点第三RF射频前端模块GP2015中的两位中频数字信号线、两根差分时钟输出线和一个中频采样时钟输入线分别引出，并连接到Spartan3系列FPGA的可编程I/O口上；USB控制器CY7C68013A芯片连接在Spartan3系列FPGA的可编程I/O口上；Spartan3系列FPGA芯片读取哪个RF射频前端模块的数据，则由上位机程序同过USB发送指令控制；FPGA将读取到的2bit中频数据按时间先后由低位到高位合并为1Byte数据，即最先读取到的2bit数据放置在1Byte数据的最低2位；数据以乒乓方式存储到FPGA内部的FIFO中，形成数据块，一个数据块包含4ms的整数倍的数据；当数据存满一个数据块时，提交给USB控制器，USB控制器以Slave FIFO方式从FPGA获得数据，并以块传输方式向计算机传输数据，每次数据传输为一个数据块数据。计算机对接收到的数据块数据进行处理，具体步骤如下：步骤一：软件初始化。读取配置文件，根据配置文件初始化12通道对应的PRN值，其中通道10～12固定为北斗二代通道，而通道1～9固定为GPS通道；读取本地载波查找表文件和CA码查找表文件；步骤二：启动对应三个RF射频前端模块的三个线程，分别为数据读取和基带处理线程、定位处理线程、数据显示线程；数据读取和基带处理线程设置为最高优先级，循环执行读取中频数据块和进行基带处理这一过程；基带处理是一个状态机流程，有快速捕获、等待、串行捕获、确认、推入、跟踪和空闲共七种状态，12通道轮流进入状态机进行处理；软件启动时，所有启用的通道初始状态设置为快速捕获状态，而未启用的通道初始状态设置为空闲状态。该线程在每一秒钟时间到来后触发一次定位处理事件；定位处理线程设置为次高优先级，循环执行等待定位处理事件和进行定位处理。每次定位解算事件到来时，进行定位处理；定位处理根据各通道跟踪结果完成北斗二代信号解码、北斗二代信息提取、GPS信息提取、伪距计算、位置解算和位置修正，并触发一次显示事件；数据显示线程设置为最低优先级，循环执行等待显示事件和显示有用信息。每次显示事件到来后更新一次显示数据；步骤三：判断软件是否退出，如果退出则停止所有线程，并释放软件占用的存储空间。在步骤二中北斗二代和GPS公用频点实时信号的快速捕获处理方法步骤如下：步骤一：按每2bit转换为1字节的方法，将数据块的每个字节分解为4个中频数据；步骤二：对中频数据进行再采样，使每毫秒的数据长度由N变为L，L为小于n的2的幂次方长度，采样率为N/L，由于采样后的数据长度为2的幂次方，大大减少了FFT的处理时间；步骤三：在频率域使用圆卷积方法进行相关计算，并将4毫秒的数据块进行非相干叠加，提高信噪比。其实现函数为： | R [ m ] | = Σ i = 0 3 | I F F T { ( F F T ( S i [ n ] · exp [ j · 2 π f n ] ) × FFT * ( C 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种北斗二代和GPS公用频点实时信号接收处理系统，它包括一个Max2741为主芯片的北斗二代和GPS公用频点第一RF射频前端模块，一个GRM7520为主芯片的北斗二代和GPS公用频点第二RF射频前端模块，一个GP2015为主芯片的北斗二代和GPS公用频点第三RF信号处理模块，一个Spartan3系列FPGA芯片，一个作为USB控制器的CY7C68013A，其特征在于：北斗二代和GPS公用频点实时信号通过同一天线进入三个RF射频前端模块，再经过一系列放大、滤波和下变频处理，并通过A/D转换为2bit的中频数字信号，中频数字信号在FPGA的控制下，被采集到FPGA的内部存储器中，以乒乓方式存储成一定长度的数据块，最后通过USB控制器，按块传输到计算机上；其中：北斗二代和GPS公用频点的第一RF射频前端模块Max2741芯片中的两位中频数字信号线、中频采样时钟线以及三根SPI编程接口控制线都分别引出，并连接到Spartan3系列FPGA的可编程I/O口上；北斗二代和GPS公用频点的第二RF射频前端模块GRM7520芯片的两位中频数字信号线和中频采样时钟线分别引出，并连接到Spartan3系列FPGA的可编程I/O口上；北斗二代和GPS公用频点的第三RF信号处理模块GP2015中的两位中频数字信号线、两根差分时钟输出线和一个中频采样时钟输入线分别引出，并连接到Spartan3系列FPGA的可编程I/O口上；USB控制器CY7C68013A芯片连接在Spartan3系列FPGA的可编程I/O口上。...
【技术特征摘要】
2015.03.31 CN 20151014538171.一种北斗二代和GPS公用频点实时信号接收处理系统，它包括一个Max2741为主芯片的北斗二代和GPS公用频点第一RF射频前端模块，一个GRM7520为主芯片的北斗二代和GPS公用频点第二RF射频前端模块，一个GP2015为主芯片的北斗二代和GPS公用频点第三RF信号处理模块，一个Spartan3系列FPGA芯片，一个作为USB控制器的CY7C68013A，其特征在于：北斗二代和GPS公用频点实时信号通过同一天线进入三个RF射频前端模块，再经过一系列放大、滤波和下变频处理，并通过A/D转换为2bit的中频数字信号，中频数字信号在FPGA的控制下，被采集到FPGA的内部存储器中，以乒乓方式存储成一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，邓江平，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：新型
国别省市：上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。