一种全球定位系统（ＧＰＳ）商用接收器包括利用Ｐ码调制的Ｌ１和Ｌ２ ＧＰＳ信号得出Ｌ１和Ｌ２信号的同相与正交相位分量的估计的可编程逻辑和计算伪距和伪多普勒相位并得出导航解决方案的可编程处理器。在处理由未知Ｗ码加密的所接收的Ｌ１和Ｌ２信号中，所接收的复Ｌ１信号乘以Ｐ码的本地生成副本，并且在具有大约与Ｗ码的比特持续时间相同的持续时间的时间段上积分。所接收的复Ｌ２信号乘以Ｐ码的副本，积分，并被锁存以计及Ｌ２信号相对于Ｌ１的延迟。积分信号的同相分量与Ｌ１和Ｌ２信号振幅成比例加权，并且加权和与零进行比较，并且其幅度与预定的阈值进行比较。同时，根据加权和的符号，并且如果加权和的幅度超过预定的阈值，积分复Ｌ２信号加上以前累积的复Ｌ２信号，或从以前累积的复Ｌ２信号中减除积分复Ｌ２信号。结果复累积Ｌ２信号包括所期望的Ｌ２振幅和伪多普勒相位的近ＭＬ估计。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本公开内容一般涉及全球定位系统(GPS)卫星接收器，并且更具体地说，涉及其整体体系结构和此类接收器内的特定数字信号处理部分。 GPS卫星分别在154fo和120fo的L1和L2频带上发射扩频信号，其中，fo＝10.23MHz。每个L1信号由对每个卫星唯一的C/A码和P码调制。两种码均为大众所熟知。每个L2信号只由P码调制。虽然C/A码和P码序列均已知，但每个GPS卫星提供有通过一般称为W码的秘密信号调制其P码的能力。这种“反电子欺骗”(A/S)通过防止基于已知P码的干扰信号被理解为实际的GPS信号，允许GPS系统用于军事应用。P码和W码的组合一般称为Y码。 获得对L1和L2两种信号的接入有重要的优势。首先，通过协处理L1和L2伪距，能够测量和消除电离层折射，这允许在独立应用中实现更高的准确度。第二，对于勘测应用，在相位差分系统中使用L1和L2两种信号的载波相位测量有重大的优势。补充L1的那些载波相位测量的L2载波相位测量使可观察物的总量倍增，并且使布置极大改进相位模糊度解算的性能的所谓“宽巷”可观察物成为可能。 然而，用于处理L1和L2信号的现有系统和方法有缺点。具体而言，例如，随着GPS系统的发展，从Y码恢复L2载波相位的现有技术正变得过时。例如，已知的接收器结构不能利用将变得对民用用户可用的新的更鲁棒的L2c码的可能性。已知的接收器结构由于通过专用集成电路(ASIC)实现，因而一般难以或不能适应新的应用。此外，此类ASIC可能成本高。 另外，已知的接收器结构一般高度消耗能源和其它资源以便以可接受的方式处理L1和L2信号。因此，需要有在降低硬件复杂性的同时保持高质量的处理方法和系统。
技术实现思路
本专利技术的实施例解决了上述顾虑。实施例可包括用于处理L1和L2信号的接收器，其中，接收器容易配置为处理其它种类的信号，如更鲁棒的L2c信号。为此，接收器可包括可编程逻辑，该逻辑能够例如通过以诸如软件或固件等电子数据的形式的配置文件配置和/或重新配置。可编程逻辑例如在接收器上电期间，可在中央处理单元的控制下，从存储器接收配置文件。由于接收器可轻松地经配置文件的电子数据重新配置，因此，ASIC的不灵活性和成本得以避免。 此外，实施例可实现一种有效的方法，该方法在允许大大降低硬件复杂性的同时保持高质量。 附图说明 图1示出根据本专利技术的实施例的双频GPS接收器的系统； 图2示出根据本专利技术的实施例的Ln cosh()函数的分段近似； 图3示出图1的系统的RF前端区块的电路配置的实施例； 图4是在图1的系统中实现的电路图实施例的框图； 图5示出图4的相移电路实施例的细节； 图6示出图4的加权求和电路实施例的细节；以及 图7示例根据本专利技术的实施例的中央处理单元(CPU)控制的过程步骤。 具体实施例方式 如上所述，由于GPS系统在发展，因此，新的信号在L2频率范围中出现，并且新的信号计划用于L1。消费者将从能够处理各种结构的信号的多功能接收器中受益。 相应地，本专利技术的实施例包括可利用诸如现场可编程门阵列(FPGA)等可编程逻辑执行诸如导航信号的多信道数字处理等功能的GPS接收器，不同于过去的为此类功能开发专用集成电路(ASIC)的方案。可编程逻辑可通过常规总线和控制信号连接到可编程中央处理单元(CPU)，并能够在每个上电启动时从CPU接收操作配置文件，并能够随时重新配置。配置文件可存储在可编程只读存储器(PROM)中。CPU可通过常规总线和控制信号连接到PROM。CPU可在上电时从PROM读取配置文件，并将它写入可编程逻辑。 接收器还可包括用于将所接收的L1/L2导航信号放大、过滤、下变频和数字化的射频前端区块、PROM及执行其它数据处理、导航解决方案并与外部主机系统通信的CPU。 此类接收器体系结构的优势包括能够适应现有Y编码L2信号及新L2c信号和其它将来的L1或L2信号而无需任何硬件修改，这对于传统基于ASIC的接收器是困难或不可能的。根据本专利技术的实施例，可只为新信号创建配置文件。配置文件可发送到终端用户。该用户能轻松地将配置文件传递到接收器的CPU，而CPU又可相应地更新PROM内容。 根据本专利技术的实施例的接收器体系结构的另一优势在于在接收器的PROM中可存在几个配置文件，这些文件可交互地和动态地重新加载到可编程逻辑(例如，FPGA)中以便适应接收器操作期间的不同情况。 此类接收器体系结构仍有的另一优势在于它消除了ASIC开发的高成本。 根据本专利技术的实施例的GPS接收器例如可在其中需要接入L1和L2两种载波信号的勘测和高精确度导航(运动学)应用中使用。测量两种信号的伪距和伪多普勒相位使得补偿GPS信号的电离层折射成为可能，并确保在勘测(运动学)应用中的快速相位模糊度解算。 如之前所述，本专利技术的实施例可实现一种有效的方法，该方法在允许大大降低硬件复杂性的同时保持高质量。该方法可执行例如与如下面所述似然函数的近似相关联的操作。 复输入L1和L2信号可在连续时间中表示为 复L1信号(1) 复L2信号 其中，a1、a2相应地是L1和L2信号的实振幅， P(t)是已知P码， W(t)是未知W码， ω1、ω2相应地是在L1和L2处的伪多普勒频率，ω2＝60/77ω1， 是由于电离层效应而缓慢变化的在L1和L2处的初始相位，以及 ζ1、ζ2是零均值复高斯噪声。 输入信号乘以对应的副本，并且在W比特间隔内积分。复副本信号为 复L1副本 (2) 复L2副本 在(2)中，假设有关L1C/A码和相位的跟踪允许将该副本P码与输入信号的P码对齐，以设置等于信号频率的副本的频率和设置等于信号相位 的副本的L1相位。后一条件无法为L2实现，这是L2副本相位ψ不同于 的原因。复W比特积分器输出可从(1)和(2)表示为 其中 ζ1、ζ2是零均值复高斯变量， 是要估计的未知相位差， Tw是W比特间隔的持续时间，以及 Wi＝±1是在积分间隔内的未知W比特值。 表示为 xi＝ReX1i(4) yi＝ReX2i zi＝ImX2b 以θ、a2和wi为条件的联合概率密度函数为 假设W码是静态逐比特独立，并且+1和-1的概率为0.5，每个产生以下无条件(按w1)概率密度函数 从(6)中，用于第i个W比特间隔的似然函数的算法如下 并且对于包括m个W比特间隔的整个估计周期 在不使用已知技术的操作中，近似法使用Ln cosh()函数的分段线性近似。转到图2，示出有Ln cosh()函数及其近似，表示如下 从(8)、(9)得出 其中 xi＝xi，yi＝yi，zi＝zi， xi＝0，yi＝0，zi＝0， xi＝-xi，yi＝-yi，zi＝-zi， 并且m1是具有非零Xi的项的数量。 θ的最大似然估计从(10)得出 在稳态跟踪模式中，θ的值接近零，因此，(11)变为 xi＝xi，yi＝yi，zi本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从在全球定位系统中所接收的Ｌ１和Ｌ２信号得出Ｌ２信号的振幅和伪多普勒相位的方法，所述Ｌ１和Ｌ２信号中的每一个包括由已知Ｐ码和未知Ｗ码调制的单独载频，所述方法包括以下步骤： 放大和过滤从天线所接收的Ｌ１和Ｌ２信号，并将它们下变频为复 视频Ｌ１和Ｌ２信号； 将所述复视频Ｌ１和Ｌ２信号变换为数字形式； 通过本地生成的Ｐ码副本将数字复视频Ｌ１和Ｌ２信号解调以生成解调的复Ｌ１和Ｌ２信号； 使所述解调的复Ｌ１信号的伪多普勒相位按本地生成的数字相位进行移动，以生成 解调的多普勒补偿Ｌ１信号，所述数字相位根据第一频率值从第一初始相位值线性变化； 使所述解调的复Ｌ２信号的所述伪多普勒相位按本地生成的数字相位进行移动，以生成解调的多普勒补偿Ｌ２信号，所述数字相位根据第二频率值从第二初始相位值线性变化； 在第一预定时间段上将所述解调的多普勒补偿Ｌ１和Ｌ２信号进行积分以生成预积分Ｌ１和Ｌ２信号； 通过第一加权因子将所述预积分Ｌ１信号的同相分量进行加权以生成加权的同相Ｌ１信号； 通过第二加权因子将所述预积分Ｌ２信号的同相分量 进行加权以生成加权的同相Ｌ２信号； 将所述加权的同相Ｌ１信号加上所述加权的同相Ｌ２信号以生成总加权的同相信号； 将所述总加权的同相信号的幅度和预定阈值进行比较以生成过冲指示符； 根据所述总加权的同相信号的符号将所述预积分Ｌ ２信号反转以生成解密的Ｌ２信号；以及 以所述过冲指示符为条件，在第二预定的时间段上将所述解密的Ｌ２信号进行积分以产生复积分Ｌ２信号，所述复积分Ｌ２信号的所述幅度与所述Ｌ２信号的所期望的输出振幅成比例，并且被加上所述第二初始相位的相位等 于所述Ｌ２信号的所期望的输出伪多普勒相位。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A弗里德曼，
申请(专利权)人：数据栅格公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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