卫星导航接收机基带芯片通用跟踪通道系统及其跟踪方法技术方案

本发明专利技术公开了一种卫星导航接收机基带芯片通用跟踪通道系统，包括载波NCO模块、相位旋转模块、调相模块、码NCO模块、码移位寄存器模块、次级码模块、伪随机码生成模块、参数设置模块、计数器组模块和积分清零模块；载波NCO模块生成本地复现载波；相位旋转模块生成零频信号；调相模块实现相位调整；码NCO模块生成伪码时钟和码移位控制信号；次级码模块生成次级码；伪随机码生成模块生成伪随机码；码移位寄存器模块生成伪码；计数器组模块生成周期清零信号和清零控制信号；参数设置模块设置参数；积分清零模块生成最终数值信号。本发明专利技术还公开了上述卫星导航接收机基带芯片通用跟踪通道系统的跟踪方法。本发明专利技术可靠性高且占用资源少。

General tracking channel system and tracking method of satellite navigation receiver baseband chip

【技术实现步骤摘要】
卫星导航接收机基带芯片通用跟踪通道系统及其跟踪方法
本专利技术属于通信领域，具体涉及一种卫星导航接收机基带芯片通用跟踪通道系统及其跟踪方法。
技术介绍
目前世界上有四大卫星导航系统，分别为：GPS、BDS(北斗系统)、GLONASS和Galileo。每个系统均有多个频点多个信号，而不同系统不同频点信号之间往往具有不同的调制方式、信号格式等参数。表1列出了目前公开可接收的各系统信号及其主要参数：表1卫星导航系统信号及其主要参数卫星导航系统经历了几十年的发展历程，其信号参数也随着卫星导航系统的发展不断完善，因此目前既有老的BPSK调制方式信号，也有新的BOC调制信号，两种调制方式并存。从上表可以看出，可接收的信号种类很多，主要参数也各不相同，给基带芯片跟踪通道的统一设计带来了困难。卫星导航接收机的技术发展趋势之一为兼容接收各系统各频点信号，通过增加信号和卫星的数量来提高卫星导航接收机在恶劣环境下的可用性。因此卫星导航接收机基带芯片往往需要提供数百个跟踪通道，来满足跟踪不同系统不同信号的使用需求。芯片的设计需要考虑面积、成本、良品率等问题，因此需要尽可能减少资源占用，而这数百个跟踪通道正是基带芯片中首先要考虑降低资源的部分。不同系统不同频点信号参数之间的差异决定了跟踪通道无法采用一种简单的通用结构，必须进行优化设计，以解决通道统一化和资源占用的矛盾。现有的跟踪通道技术方案主要有两类，第一类是为每个信号专门设计的跟踪通道，只能用于一种信号参数的跟踪，无法跟踪其他参数的信号。此方案的缺陷在于资源占用较多，没有考虑到不同信号之间的可共用部分，增加了不必要的资源消耗；第二类是将同码率的BPSK信号跟踪通道合并共用，比如B1_GEO和B2_GEO通道除了码生成器外，通道其余模块均可通用，此方案在局部范围内实现了部分通道的统一，但是其缺点是仍然没有做到全局优化，特别是对于新体制的BOC调制导频和数据信号，无法做到通道统一。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种可靠性高、适用性好且占用资源较少的卫星导航接收机基带芯片通用跟踪通道系统。本专利技术的目的之二在于提供一种所述卫星导航接收机基带芯片通用跟踪通道系统的跟踪方法。本专利技术提供的这种卫星导航接收机基带芯片通用跟踪通道系统，包括载波NCO模块、相位旋转模块、调相模块、码NCO模块、码移位寄存器模块、次级码模块、伪随机码生成模块、参数设置模块、计数器组模块和积分清零模块；载波NCO模块和相位旋转模块串联，相位旋转模块的输出端连接积分清零模块的第一输入端；调相模块、码NCO模块和码移位寄存器模块串联，次级码模块的输出端连接码移位寄存器模块的第三输入端，码移位寄存器模块的输出端连接积分清零模块的第二输入端；计数器组模块的输出端同时连接积分清零模块的第三输入端和伪随机码生成模块的第三输入端；码NCO模块的输出端还连接伪随机码生成模块的第一输入端；伪随机码生成模块的输出端连接码移位寄存器模块的第二输入端；参数设置模块的输出端分别与伪随机码生成模块、码NCO模块、码移位寄存器模块、次级码模块、计数器组模块和积分清零模块连接；载波NCO模块用于根据外部输入的载波频率控制字进行频率控制字的累加，从而生成本地复现载波并上传相位旋转模块；相位旋转模块用于根据外部输入的导航信号采样数据和载波NCO模块输入的本地复现载波进行计算，将导航数据的频率变为零频信号并上传积分清零模块；调相模块用于根据外部输入的调相值调整码NCO的计数，并实现特定码相位的整体偏移调整；码NCO模块用于根据外部输入的码频率控制字、调相模块上传的数据和接收的码NCO模块设置参数，生成伪码时钟和码移位控制信号，并将伪码时钟上传伪随机码生成模块，将码移位控制信号上传码移位寄存器模块；次级码模块用于根据接收的次级码模块设置参数生成次级码并上传码移位寄存器模块；伪随机码生成模块用于根据接收的伪码时钟、伪随机码生成模块设置参数和周期清零信号，生成伪随机码并上传码移位寄存器模块；码移位寄存器模块用于根据接收的伪随机码、次级码和码移位控制信号，生成相应的伪码并上传积分清零模块；计数器组模块用于根据接收的计数器组模块设置参数，进行信号时间中的毫秒和码片计数，生成周期清零信号和清零控制信号，并将周期清零信号上传伪随机码生成模块，将清零控制信号上传积分清零模块；参数设置模块用于设置模块参数并将模块参数上传对应模块；积分清零模块用于根据接收的零频信号、伪码和清零控制信号，进行数据和伪码的相乘及累加，生成最终的数值信号；该数值信号为跟踪通道输出给上层跟踪环路的接口数据。所述的码移位寄存器模块用于根据接收的伪随机码、次级码和码移位控制信号，生成相应的伪码，具体为码移位寄存器模块用于根据接收的伪随机码、次级码和码移位控制信号，生成早、准、迟三路伪码；准支路伪码为当前生成的原始伪码，早支路伪码为超前ΔC码片的伪码，迟支路伪码为滞后ΔC码片的伪码。所述的码NCO模块用于根据外部输入的码频率控制字、调相模块上传的数据和接收的码NCO模块设置参数，生成伪码时钟和码移位控制信号，具体为码NCO模块根据输入的码频率控制字计算对应的伪码时钟；码频率控制字由伪码码率决定且其中codenco为码频率控制字，fc为伪码码率，fs为跟踪通道的工作时钟频率；码NCO模块的字长为nbit。所述的次级码模块将有次级码信号的次级码周期扩展为20ms，且1ms为一个次级码。所述的积分清零模块包括相关器、1/3倍抽取模块、时分复用节拍控制器和串并转换模块；1/3倍抽取模块、相关器和串并转换模块依次串联；1/3倍抽取模块的输入为接收的相位旋转模块的零频信号；相关器的第二输入端为接收的伪码信号；时分复用节拍控制器的输出端连接相关器的第三输入端和串并转换模块；1/3倍抽取模块对输入的零频信号进行1/3采样频率的抽取，并将抽取信号输送到相关器；时分复用节拍控制器用于循环产生三个不同的节拍控制信号，从而对相关器的时分复用时序和串并转换模块进行控制；相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在每一个节拍选择一路接收的伪码进行相关运算，并将输出结果上传串并转换模块；串并转换模块根据接收的节拍控制信号，对相关器输出的相关值进行串并转换提取，从而得到最终的信号。所述的采样频率大于3倍的信号带宽。所述的时分复用节拍控制器用于循环产生三个不同的节拍控制信号，具体为循环产生0、1和2三个不同的节拍控制信号。所述的相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在每一个节拍选择一路伪码进行相关运算，具体为相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在第0拍，选择早支路伪码进行相关运算；在第1拍，选择准支路伪码进行相关运算；在第2拍，选择迟支路进行相关运算。所述的串并转换模块根据接收的节拍控制信号，对相关器输出的相关值进行串并转换提取，具体为在第0拍时取出的相关值作为早支路输出相关值；在第1拍取出的相关值作为准支路的相关值；在第2拍取出的相关值作为迟支路的相关值。本专利技术还公开了一种所述卫星导航接收机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星导航接收机基带芯片通用跟踪通道系统，其特征在于包括载波NCO模块、相位旋转模块、调相模块、码NCO模块、码移位寄存器模块、次级码模块、伪随机码生成模块、参数设置模块、计数器组模块和积分清零模块；载波NCO模块和相位旋转模块串联，相位旋转模块的输出端连接积分清零模块的第一输入端；调相模块、码NCO模块和码移位寄存器模块串联，次级码模块的输出端连接码移位寄存器模块的第三输入端，码移位寄存器模块的输出端连接积分清零模块的第二输入端；计数器组模块的输出端同时连接积分清零模块的第三输入端和伪随机码生成模块的第三输入端；码NCO模块的输出端还连接伪随机码生成模块的第一输入端；伪随机码生成模块的输出端连接码移位寄存器模块的第二输入端；参数设置模块的输出端分别与伪随机码生成模块、码NCO模块、码移位寄存器模块、次级码模块、计数器组模块和积分清零模块连接；载波NCO模块用于根据外部输入的载波频率控制字进行频率控制字的累加，从而生成本地复现载波并上传相位旋转模块；相位旋转模块用于根据外部输入的导航信号采样数据和载波NCO模块输入的本地复现载波进行计算，将导航数据的频率变为零频信号并上传积分清零模块；调相模块用于根据外部输入的调相值调整码NCO的计数，并实现特定码相位的整体偏移调整；码NCO模块用于根据外部输入的码频率控制字、调相模块上传的数据和接收的码NCO模块设置参数，生成伪码时钟和码移位控制信号，并将伪码时钟上传伪随机码生成模块，将码移位控制信号上传码移位寄存器模块；次级码模块用于根据接收的次级码模块设置参数生成次级码并上传码移位寄存器模块；伪随机码生成模块用于根据接收的伪码时钟、伪随机码生成模块设置参数和周期清零信号，生成伪随机码并上传码移位寄存器模块；码移位寄存器模块用于根据接收的伪随机码、次级码和码移位控制信号，生成相应的伪码并上传积分清零模块；计数器组模块用于根据接收的计数器组模块设置参数，进行信号时间中的毫秒和码片计数，生成周期清零信号和清零控制信号，并将周期清零信号上传伪随机码生成模块，将清零控制信号上传积分清零模块；参数设置模块用于设置模块参数并将模块参数上传对应模块；积分清零模块用于根据接收的零频信号、伪码和清零控制信号，进行数据和伪码的相乘及累加，生成最终的数值信号；该数值信号为跟踪通道输出给上层跟踪环路的接口数据。/n...

【技术特征摘要】
1.一种卫星导航接收机基带芯片通用跟踪通道系统，其特征在于包括载波NCO模块、相位旋转模块、调相模块、码NCO模块、码移位寄存器模块、次级码模块、伪随机码生成模块、参数设置模块、计数器组模块和积分清零模块；载波NCO模块和相位旋转模块串联，相位旋转模块的输出端连接积分清零模块的第一输入端；调相模块、码NCO模块和码移位寄存器模块串联，次级码模块的输出端连接码移位寄存器模块的第三输入端，码移位寄存器模块的输出端连接积分清零模块的第二输入端；计数器组模块的输出端同时连接积分清零模块的第三输入端和伪随机码生成模块的第三输入端；码NCO模块的输出端还连接伪随机码生成模块的第一输入端；伪随机码生成模块的输出端连接码移位寄存器模块的第二输入端；参数设置模块的输出端分别与伪随机码生成模块、码NCO模块、码移位寄存器模块、次级码模块、计数器组模块和积分清零模块连接；载波NCO模块用于根据外部输入的载波频率控制字进行频率控制字的累加，从而生成本地复现载波并上传相位旋转模块；相位旋转模块用于根据外部输入的导航信号采样数据和载波NCO模块输入的本地复现载波进行计算，将导航数据的频率变为零频信号并上传积分清零模块；调相模块用于根据外部输入的调相值调整码NCO的计数，并实现特定码相位的整体偏移调整；码NCO模块用于根据外部输入的码频率控制字、调相模块上传的数据和接收的码NCO模块设置参数，生成伪码时钟和码移位控制信号，并将伪码时钟上传伪随机码生成模块，将码移位控制信号上传码移位寄存器模块；次级码模块用于根据接收的次级码模块设置参数生成次级码并上传码移位寄存器模块；伪随机码生成模块用于根据接收的伪码时钟、伪随机码生成模块设置参数和周期清零信号，生成伪随机码并上传码移位寄存器模块；码移位寄存器模块用于根据接收的伪随机码、次级码和码移位控制信号，生成相应的伪码并上传积分清零模块；计数器组模块用于根据接收的计数器组模块设置参数，进行信号时间中的毫秒和码片计数，生成周期清零信号和清零控制信号，并将周期清零信号上传伪随机码生成模块，将清零控制信号上传积分清零模块；参数设置模块用于设置模块参数并将模块参数上传对应模块；积分清零模块用于根据接收的零频信号、伪码和清零控制信号，进行数据和伪码的相乘及累加，生成最终的数值信号；该数值信号为跟踪通道输出给上层跟踪环路的接口数据。


2.根据权利要求1所述的卫星导航接收机基带芯片通用跟踪通道系统，其特征在于所述的码移位寄存器模块用于根据接收的伪随机码、次级码和码移位控制信号，生成相应的伪码，具体为码移位寄存器模块用于根据接收的伪随机码、次级码和码移位控制信号，生成早、准、迟三路伪码；准支路伪码为当前生成的原始伪码，早支路伪码为超前ΔC码片的伪码，迟支路伪码为滞后ΔC码片的伪码。


3.根据权利要求1所述的卫星导航接收机基带芯片通用跟踪通道系统，其特征在于所述的码NCO模块用于根据外部输入的码频率控制字、调相模块上传的数据和接收的码NCO模块设置参数，生成伪码时钟和码移位控制信号，具体为码NCO模块根据输入的码频率控制字计算对应的伪码时钟；码频率控制字由伪码码率决定且其中codenco为码频率控制字，fc为伪码码率，fs为跟踪通道的工作时钟频率；码NCO模块的字长为nbit。


4.根据权利要求1所述的卫星导航接收机基带芯片通用跟踪通道系统，其特征在于所述的次级码模块将有次级码信号的次级码周期扩展为20ms，且1m...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东会，向为，郑彬，易文鑫，肖凤，刘蓉杰，
申请(专利权)人：湖南北云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43