基于双模导航SOC芯片的数据处理方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了基于双模导航SOC芯片的数据处理方法和系统，所述方法包括：采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样，采样数据输入基带处理电路分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理，得到的基带信号进行相关处理，相关处理时BD2和GPS的相关器以及输入数据存储器均复用；本发明专利技术的优点在于：通过将BD2和GPS相关器和相关处理输入数据存储器复用，降低芯片内部运算量和存储器的开销，减小芯片面积和功耗，提高芯片的性能。

【技术实现步骤摘要】
基于双模导航SOC芯片的数据处理方法和系统
本专利技术涉及卫星导航
，更具体涉及基于双模导航SOC芯片的数据处理方法和系统。
技术介绍
目前GPS芯片基本上都是利用超外差的模拟混频技术将天线接收的射频导航信号变换到中频，然后利用中频采样和数字解调技术得到基带信号，在基带信号处理中，需要根据卫星和接收机的相对运动，存储一段基带信号数据进行复用和相关运算，同时对不同卫星信号和不同的多普勒开展遍历搜索，完成对卫星信号的捕获，利用捕获的结果辅助跟踪通道完成对捕获卫星的跟踪，最后通过连续跟踪得到卫星的伪距供后续软件解算，得到接收机的位置、速度和时间信息。在单一的GPS系统中，由于需要接收的频点和基带信号单一，采用传统的超外差接收机的架构相对比较简单，工程上也容易实现。但在BD2和GPS双模导航SOC芯片设计中，如果采用传统的超外差式接收机架构，由于需要增加一路超外差接收机，将使得射频前端的模拟部分变得相对复杂，导致芯片电路的面积和功耗都会有较大的增加，不利于产品的市场竞争力。中国专利申请号201911257865.5，公开了一种基于阵列天线抗干扰BDS/GPS接收机，以射频芯片、DSP和FPGA为主的硬件平台，包括：射频处理单元、抗干扰处理单元、基带信息处理单元、导航信息处理单元、电源单元；射频单元将天线端输入的BD射频信号和GPS射频信号放大、变频、滤波转换为模拟中频信号，中频信号经过A/D采样量化后进入抗干扰处理单元，中频信号进入基带信息处理单元；抗干扰处理单元，对信号进行抗干扰处理，去除干扰信号，保留有用的卫星导航信号，将保留的卫星信号送至基带信息处理单元；基带信息处理单元，对BD中频信号和GPS中频信号分别进行处理，进行解调与解扩运算等；该专利申请通过增加设备量和成本提高接收机的抗干扰能力，并充分利用成熟的硬件电路和软件模块，减少系统开发周期，使开发风险大大降低，但是其没有解决双模导航接收机SOC芯片电路的成本和功耗较大的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术双模导航SOC芯片存在电路的成本和功耗较大的问题。本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，所述方法包括：采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样，采样数据进入基带处理电路，然后分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理，得到的基带信号通过时分复用存储在同一块存储器中，相关处理时，将BD2和GPS的相关器的输入数据进行压缩处理，降低相关器的计算量，实现降低电路的面积和功耗。本专利技术针对BD2/GPS双系统导航SOC芯片研制时，采用宽带射频直接采样技术解决SOC芯片的模拟电路设计复杂性，即采用一个宽带模拟射频前端通道完成对BD2和GPS系统信号的接收，放大，滤波，采样和数字下变频，得到的基带信号，在后续的捕获相关处理时，通过存储器复用将BD2和GPS的基带信号存储于同一块存储器中，降低存储器的开销。相关处理时，对存储器中的相关器输入数据压缩处理，降低芯片内部运算量和存储器的开销，减小芯片面积和功耗，提高芯片的性能。进一步地，采样数据进入基带处理电路，然后分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理包括：对GPS系统的信号和BD2系统的信号，宽带模拟射频前端通道直接采样频率是fs，FIR滤波器的阶数设置为采样频率的整数倍，且FIR滤波器系数由CPU配置，通过AMBA总线送至基带处理电路中数字下变频电路子单元，数字下变频电路子单元是一个GPS和BD2复用电路单元，对于GPS系统和BD2系统设置不同的控制时序。更进一步地，对于GPS系统，数字下变频时采样的数据流为S1,S2,…,Si,…，GPS的载频数据流为F1,F2,…,Fi,…，去除载频后的数据流为X1＝S1*F1,X2＝S2*F2,…,Xi＝Si*Fi,…，对输入数据Xi进行抽取处理，抽取的间隔是T。更进一步地，对于BD2系统，数字下变频时采样的数据流为S11,S12,…,S1i,…，BD2的载频数据流为F11,F12,…,F1i,…，去除载频后的数据流为X11＝S11*F11,X12＝S12*F12,…,X1i＝S1i*F1i，…，对输入数据X1i进行抽取处理，抽取的间隔是T/2。进一步地，所述得到的基带信号通过时分复用存储在同一块存储器包括：卫星和接收机之间的相对运动速度的最大速度为929米/秒，对于GPS系统，其扩频码为1.023MHz，最大的相关处理时间为对于BD2系统，其扩频码为2.046MHz，最大的相关处理时间为在相关处理时，GPS系统的信号的抽取后数据率采用A，BD2系统的信号的抽取后数据率采用2A，则GPS系统的信号相关处理时需要的存储器大小是A×106×160×10-3×8bit，BD2系统的信号相关处理时需要的存储器大小是2A×106×80×10-3×8bit，两者所需的存储器大小一样，因此输入数据存储器可以考虑复用，相关处理时BD2和GPS的相关器亦可以考虑复用。进一步地，所述相关处理时，对存储器中的相关器输入数据压缩处理包括：相关处理是进行卫星号、多普勒频道以及码片位置三维的遍历，每个码片有两个采样点，在相关处理前，将相邻的两个采样点数据进行直接相加，处理后的输入信号数据率与BD2和GPS的基带信号的扩频码速率一样，输入信号数据率与扩频码速率一样的情况下实际实现2倍采样，完成数据压缩处理。更进一步地，所述在相关处理前，将相邻的两个采样点数据进行直接相加包括：设置一个状态变量OFFSET，第一次随机处理输入数据时，设OFFSET＝1，如果第一次随机处理的数据为D1+D2，D3+D4，D5+D6，…，其中，D1表示第一个采样点数据，利用数据起始位置可以捕获卫星，说明本次利用的数据起始位置是正确的相加模式情况，如果没有捕获到该卫星，需要重新进行一次相关运算，此时，将OFFSET＝0，卫星号和多普勒都不变，将原来读取数据起始位置往后移动一个数据或奇数个数据得到第二次随机处理的数据为D2+D3，D4+D5，D6+D7，…，利用第二次随机处理的数据的数据起始位置进行捕获卫星处理。进一步地，所述采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样包括：BD2和GPS的导航信号首先由天线接收耦合到低噪声放大单元放大，同时噪声得到抑制，然后进入宽带滤波单元，宽带滤波单元让导航信号顺利通过并对带外的噪声进行抑制，滤波后的导航信号和少量噪声进入射频放大单元，射频放大单元使接收的导航信号和噪声放大，然后进入采样单元进行导航信号和噪声幅度分层，实现量化，量化后的数字信号送到基带处理电路。本专利技术还提供基于双模导航SOC芯片的数据处理系统，所述系统包括：射频前端处理模块，用于采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样；数字下变频处理模块，用于采样数据输入基带处理电路，然后分别对GPS系统的信号以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样，采样数据输入基带处理电路，然后分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理，通过时分复用存储在同一块存储器中，相关处理时，将BD2和GPS的相关器的输入数据进行压缩处理。/n

【技术特征摘要】
1.基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样，采样数据输入基带处理电路，然后分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理，通过时分复用存储在同一块存储器中，相关处理时，将BD2和GPS的相关器的输入数据进行压缩处理。


2.根据权利要求1所述的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，其特征在于，采样数据进入基带处理电路，然后分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理包括：对GPS系统的信号和BD2系统的信号，宽带模拟射频前端通道直接采样频率是fs，FIR滤波器的阶数设置为采样频率的整数倍，且FIR滤波器系数由CPU配置，通过AMBA总线送至基带处理电路中数字下变频电路子单元，数字下变频电路子单元是一个GPS和BD2复用电路单元，对于GPS系统和BD2系统设置不同的控制时序。


3.根据权利要求2所述的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，其特征在于，对于GPS系统，数字下变频时采样的数据流为S1,S2,…,Si,…，GPS的载频数据流为F1,F2,…,Fi,…，去除载频后的数据流为X1＝S1*F1,X2＝S2*F2,…,Xi＝Si*Fi,…，对输入数据Xi进行抽取处理，抽取的间隔是T。


4.根据权利要求2所述的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，其特征在于，对于BD2系统，数字下变频时采样的数据流为S11,S12,…,S1i,…，BD2的载频数据流为F11,F12,…,F1i,…，去除载频后的数据流为X11＝S11*F11,X12＝S12*F12,…,X1i＝S1i*F1i,…，对输入数据X1i进行抽取处理，抽取的间隔是T/2。


5.根据权利要求1所述的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，其特征在于，所述得到的基带信号通过时分复用存储在同一块存储器包括：
卫星和接收机之间的相对运动速度的最大速度为929米/秒，对于GPS系统，其扩频码为1.023MHz，最大的相关处理时间为对于BD2系统，其扩频码为2.046MHz，最大的相关处理时间为在相关处理时，GPS系统的信号的抽取后数据率采用A，BD2系统的信号的抽取后数据率采用2A，则GPS系统的信号相关处理时需要的存储器大小是A×106×160×10-3×8bit，BD2系统的信号相关处理时需要的存储器大小是2A×106×80×10-3×8bit，两者所需的存储器大小一样，因此输入数据存储器复用，相关处理时BD2和GPS的相关器复用。


6.根据权利要求1所述的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，其特征在于，所述相关处理时，对存储器中的相关器输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱家兵，陈亮，陈明生，沈晓波，陈帅，束仁义，蔡俊，蔡佳楠，
申请(专利权)人：淮南师范学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34