专利名称：Gnss多系统兼容互操作用户终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种GNSS多系统兼容互操作用户终端，特别涉及一种北斗/GPS/GL0NASS/GALIE0的多系统兼容互操作用户终端。
背景技术：
自美国GPS和俄罗斯GL0NASS之后，欧洲GALILEO、中国北斗等其它全球卫星导航系统(GNSS)也迅速发展起来，多GNSS系统的建设，使系统间兼容与互操作成为各大系统和谐共处、提供更好服务、提高市场竞争力的必然手段。“互操作”(Interoperability)是指联合使用多定位、导航和授时系统所提供的服务，从而在用户层面提供较好的性能服务，而 不是依靠单一系统的服务或信号来获得服务。该定义有两层含义首先，互操作意味着不同的GNSS系统可以独立提供相同的服务結果，当然是在各自系统的标称精度范围内，即所谓的“系统互操作”;另外，互操作意味着除了系统自身提供信号之外还需要其他系统的信号，这些信号性能相似可以用来简化GNSS多系统接收机的设计，即所谓的“信号互操作”。目前，使用単一卫星导航系统定位时由于存在导航定位测量的间隙时段和外部干扰使得定位的连续性差，可靠性低，精度不高，而使用単一卫星导航系统在做多卫星导航接收时需设置多套接收设备增加了成本。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供ー种功能完善、可进行连续和可靠的高精度导航定位的GNSS多系统兼容互操作用户终端。为了解决上述问题，本实用新型提供的GNSS多系统兼容互操作用户终端包括天线�？椋淦低ǖ溃膳渲眯藕糯砟？椋度胧酱砟？楹陀没Ы缑妫黄渲兴鎏煜吣？槲嗥档阍煜撸凰錾淦低ǖ朗迪中藕欧掷牒鸵种凭迪瘢凰隹膳渲眯藕糯砟？槭菂⑹膳渲玫那沂褂每膳渲美┢德敕⑸髟谕荒？橄录嫒莶痘穸嘞低承藕牛ǘ嘞低郴ゲ僮餍藕挪痘竦ピ投嘞低郴ゲ僮鞲偻ǖ栏从玫ピ凰銮度胧酱砟？槭迪肿楹系己胶拖喙嘏渲茫凰鎏煜吣？橛肷淦低ǖ老嗔錾淦低ǖ婪直鹩攵嘞低郴ゲ僮餍藕挪痘竦ピ投嘞低郴ゲ僮鞲偻ǖ栏从玫ピ嗔嘞低郴ゲ僮鞲偻ǖ栏从玫ピ嗔直鹩攵嘞低郴ゲ僮餍藕挪痘竦ピ颓度胧酱砟？橄嗔�。所述多系统互操作跟踪通道复用单元使用解扩DLL环路解调和COSTAS环路结构，环路中扩频码、载波NC0、扩频码NCO的产生可配置。所述射频通道包括射频�？椋ǖ驮肷糯笃鳌⑾卤淦灯�、晶振、频率综合器，自动增益控制器以及模数转换器；所述晶振和频率综合器为系统处理部件提供频标和频率源；所述晶振与所述频率综合器相连；所述低噪声放大器、频率综合器、自动增益控制器分别与下变频器相连；所述下变频器与模数转换器相连；所述模数转换器与自动增益控制器相连。所述多系统互操作信号捕获单元包括低通滤波器、码发生与缓存器、MXN缓存器、N阶匹配滤波器、M点FFT变换器、平方和运算器和峰值检测器；所述低通滤波器，码发生与缓存器和MXN缓存器分别与N阶匹配滤波器相连；所述M点FFT变换器和峰值检测器分别与平方和运算器相连。所述嵌入式处理�？榘ǘ嘞低郴ゲ僮餍畔⒋淼ピ偷己叫畔⑷诤蠀g元；所述多系统互操作信息处理单元完成各卫星系统定位导航数据的计算；所述导航信息融合単元负责通道调度和人机交互。所述载波NCO包括中心频率配置寄存器、频率偏移控制寄存器、驱动时钟周期配置寄存器和载波相位累加器、正交相移，SIN函数映射表�？椤Ｇ度胧酱砟？榉直鹩胫行钠德逝渲眉拇嫫�、频率偏移控制寄存器、驱动时钟周期配置寄存器和载波相位累加器相连；中心频率配置寄存器、频率偏移控制寄存器分别与第一加法器相连；驱动时钟周期配置寄存器与第三乘法器相连；载波相位累加器分别与第二加法器、正交相移SIN函数映射表�？橄嗔坏谒某朔ㄆ鞣直鹩氲谝患臃ㄆ�、第三乘法器、第二加法器相连；正交相移与SIN函数映射表�？橄嗔�。 所述扩频码NCO包括中心频率配置寄存器、频率偏移控制寄存器、驱动时钟周期配置寄存器和载波相位累加器、相位/幅度函数映射表�？椋銮度胧酱砟？榉直鹩胫行钠德逝渲眉拇嫫�、频率偏移控制寄存器、驱动时钟周期配置寄存器和载波相位累加器相连；中心频率配置寄存器、频率偏移控制寄存器分别与第一加法器相连；驱动时钟周期配置寄存器与第三乘法相位/幅度函数映射表模块相连；第四乘法器分别与第一加法器、第三乘法器、第二加法器相连。所述扩频码产生器包括扩频码行数配置寄存器、扩频码尾行列数配置寄存器、扩频码子序列缓冲器、扩频码行计数器、扩频码列计数器、比较器、选择器、扩频码序列移位寄存器和输出锁存与缓冲器；所述嵌入式处理�？榉直鹩肜┢德胄惺渲眉拇嫫鳌⒗┢德胄屑剖�、扩频码尾行列数配置寄存器、扩频码列计数器、扩频码子序列缓冲器、扩频码序列移位寄存器相连；扩频码列计数器与比较器相连；选择器分别与扩频码尾行列数配置寄存器、扩频码列计数器和比较器的输出相连；扩频码序列移位寄存器分别与扩频码列计数器、输出锁存与缓冲器相连。射频通道将天线接收的定位导航信号进行低噪放、下变频后变频为中频信号，再将中频信号与本地载波相乘得到I，Q两路信号，经滤波、采样和量化后送入多系统互操作信号捕获单元；多系统互操作信号捕获单元将I，Q两路信号进行匹配滤波后与本地N位信号相关，得到N个相关值，M次运算后(M为2的整数次幂)形成MXN维矩阵并存入MXN缓存器，将相关值进行多点输入多点输出的FFT变换后得到信号功率谱分布，通过峰值检测器检测MXN维矩阵列向量上各元素是否为各行功率最大值，完成捕获多系统信号；信号捕获后，多系统互操作跟踪通道复用单元启动工作，同时为卫星信号提供最多48个处理通道，每个处理同时使用可配置扩频码发生器、可配置扩频码NCO和可配置载波NC0，在相同硬件处理通道中兼容跟踪多系统信号；捕获跟踪后所产生的导航电文数据流进入嵌入式处理模块综合导航电文实现组合导航。优选天线模块接收GPS的LI频点，北斗的B3频点、GALIEO的E6A频点和GL0NASS中心频点信号。优选下变频器将射频信号变频至12. 24M的中频信号；模数转换器将来自模拟射频�？榈�12. 24M的中频信号；本实用新型有益效果在于终端兼容性高，可在复杂环境下正常稳定工作；运行稳定可靠、可进行连续和可靠的高精度导航定位；摆脱对单一卫星导航定位系统的依赖；独立高效自主完善性监测，导航结果更加安全可靠。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
图I为本实用新型的结构示意图。图2为互操作信号的射频通道设计图。图3为互操作信号的捕获处理结构图。图4为可配置载波NCO的结构图。图5为可配置扩频码NCO的结构图。图6为可配置扩频码产生器的结构图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型包括天线�？�、射频�？樘煜吣？�、可配置信号处理�？�、嵌入式处理模块和用户界面；天线�？槭迪直倍�/GPS/GL0NASS/GALIE0四大导航系统四个频点的圆极化天线；射频�？榘ǖ驮肷糯笃�、下变频器、晶振、频率综合器，自动增益控制器以及模数转换器；可配置信号处理�？槭遣问膳渲玫那沂褂每膳渲美┢德敕⑸髟谕荒？橄录嫒莶痘穸嘞低承藕牛ǘ嘞低郴ゲ僮餍藕挪痘竦ピ投嘞低郴ゲ僮鞲偻ǖ栏从玫ピ磺度胧酱砟？楦涸鹞佬窍低扯ㄎ坏己剑ǖ赖鞫�、外设控制、人机交互等。所述天线�？橛肷淦低ǖ老嗔錾淦低ǖ婪直鹩攵嘞低郴ゲ僮餍藕挪痘竦ピ投嘞低郴ゲ僮鞲偻ǖ栏从玫ピ嗔嘞低郴ゲ僮鞲偻ǖ栏从玫ピ嗔直鹩攵嘞低郴ゲ僮餍藕挪痘竦ピ颓度胧酱砟？橄嗔�。天线�？榻邮誈PS的LI频点，北斗的B3频点、GALIEO的E6A频点和GL0NASS中
心频点信号。下变频器将射频信号变频至12. 24M的中频信号；模数转换器将来自模拟射频�？榈�12. 24M的中频信号；本实用新型基本工作原理为射频通道将天线接收的定位导航信号进行低噪放、下变频后变频为中频信号，再将中频信号与本地载波相乘得到I，Q两路信号，经滤波、采样和量化后送入多系统互操作信号捕获单元；多系统互操作信号捕获单元将I，Q两路信号进行匹配滤波后与本地N位信号相关，得到N个相关值，M次运算后(M为2的整数次幂)形成MXN维矩阵并存入MXN缓存器，将相关值进行多点输入多点输出的FFT变换后得到信号功率谱分布，通过峰值检测器检测MXN维矩阵列向量上各元素是否为各行功率最大值，完成捕获多系统信号；信号捕获后，多系统互操作跟踪通道复用单元启动工作，同时为卫星信号提供最多48个处理通道，每个处理同时使用可配置扩频码发生器、可配置扩频码NCO和可配置载波NC0，在相同硬件处理通道中兼容跟踪多系统信号；捕获跟踪后所产生的导航电文数据流进入嵌入式处理�？樽酆系己降缥氖迪肿楹系己�。参见图2，射频通道采用低中频方式，经组合和多相滤波器分别实现信号分离和抑制镜像。频率综合器部分使用同一 PLL，其中GPS，北斗COMPASS，Galileo模式下由同一整数分频器实现，GL0NASS模式下由小数分频器实现。二次变频的本振信号由PLL的输出信号经整数分频得到。参见图3，I，Q两路信分别进入N (N<L, L为伪码长度)阶匹配滤波器，完成N阶延迟，并与本地N位信号相关，得到N个相关值，各次相关输出存储在缓存中，M (M为2的整数次幂，便于FFT运算)次运算后将形成一个MXN维矩阵，对该矩阵各列作M点FFT，当接收信号与本地信号相位差小于N时可完成对信号的捕获，当相位差大于N时不能完成捕获，进行下一轮捕获。N阶匹配滤波器的基本工作流程为当第(n+1)至(n+N)个接收数据，即Γ (n+i)至丨J Γ (n+N) 依次移出匹配滤波器时，对应的匹配滤波器的抽头系数为 X(Π+1)至丨J X(n+N);当弟(n+N+1)至(n+2N)个接收数据，即接收数据r(n+N+1)到r(n+2N)依次移出匹配滤波器时，匹配滤波器的抽头系数为 X (n+N+1)到 X (n+2N)
;依次类推，当第(n+(i-l)N+l)至(n+iN)个接收数据， 接收数据 ^ (n+(i-l)N+l) 到r(n+iN)依次移出匹配滤波器时，匹配滤波器的抽头系数为X (n+(i-l)N+l)到x(n+iN)，则第一段匹配滤波器的输出结果，为MXN维矩阵的第一行元素，即
权利要求1.ー种GNSS多系统兼容互操作用户终端，其特征在于包括天线�？椋淦低ǖ溃膳渲眯藕糯砟？椋度胧酱砟？楹陀没Ы缑妫� 其中所述天线�？槲嗥档阍煜撸凰錾淦低ǖ朗迪中藕欧掷牒鸵种凭迪瘢凰隹膳渲眯藕糯砟？槭菂⑹膳渲玫那沂褂每膳渲美┢德敕⑸髟谕荒？橄录嫒莶痘穸嘞低承藕牛ǘ嘞低郴ゲ僮餍藕挪痘竦ピ投嘞低郴ゲ僮鞲偻ǖ栏从玫ピ凰銮度胧酱砟？槭迪肿楹系己胶拖喙嘏渲茫� 所述天线�？橛肷淦低ǖ老嗔錾淦低ǖ婪直鹩攵嘞低郴ゲ僮餍藕挪痘竦ピ投嘞低郴ゲ僮鞲偻ǖ栏从玫ピ嗔嘞低郴ゲ僮鞲偻ǖ栏从玫ピ嗔直鹩攵嘞低郴ゲ僮餍藕挪痘竦ピ颓度胧酱砟？橄嗔�。
2.根据权利要求I所述的GNSS多系统兼容互操作用户终端，其特征在于所述多系统互操作信号捕获单元包括低通滤波器、码发生与缓存器、MXN缓存器、N阶匹配滤波器、M点FFT变换器、平方和运算器和峰值检测器； 所述低通滤波器，码发生与缓存器和MXN缓存器分别与N阶匹配滤波器相连；所述M点FFT变换器和峰值检测器分别与平方和运算器相连； 所述多系统互操作信号捕获单元将I，Q两路信号进行匹配滤波后与本地N位信号相关，得到N个相关值，M次运算后形成MXN维矩阵并存入MXN缓存器，M为2的整数次冪，将相关值进行多点输入多点输出的FFT变换后得到信号功率谱分布，通过峰值检测器检测MXN维矩阵列向量上各元素是否为各行功率最大值，完成多系统信号在同一模块下捕获。
3.根据权利要求I所述的GNSS多系统兼容互操作用户终端，其特征在于所述多系统互操作跟踪通道复用单元使用解扩DLL环路解调和COSTAS环路结构，环路中扩频码、载波NC0、扩频码NCO的产生可配置。
4.根据权利要求I所述的GNSS多系统兼容互操作用户终端，其特征在于所述射频通道包括低噪声放大器、下变频器、晶振、频率综合器，自动增益控制器以及模数转换器；所述晶振和频率综合器为系统处理部件提供频标和频率源；所述晶振与所述频率综合器相连；所述低噪声放大器、频率综合器、自动增益控制器分别与下变频器相连；所述下变频器与模数转换器相连；所述模数转换器与自动增益控制器相连。
5.根据权利要求I所述的GNSS多系统兼容互操作用户终端，其特征在于所述嵌入式处理�？榘ǘ嘞低郴ゲ僮餍畔⒋淼ピ偷己叫畔⑷诤蠀g元；所述多系统互操作信息处理单元完成各卫星系统定位导航数据的计算；所述导航信息融合単元负责通道调度和人机交互。
6.根据权利要求3所述的GNSS多系统兼容互操作用户终端，其特征在于所述载波NCO包括中心频率配置寄存器、频率偏移控制寄存器、驱动时钟周期配置寄存器和载波相位累加器、正交相移，SIN函数映射表�？椋磺度胧酱砟？榉直鹩胫行钠德逝渲眉拇嫫�、频率偏移控制寄存器、驱动时钟周期配置寄存器和载波相位累加器相连；中心频率配置寄存器、频率偏移控制寄存器分别与第一加法器相连；驱动时钟周期配置寄存器与第三乘法器相连；载波相位累加器分别与第二加法器、正交相移SIN函数映射表�？橄嗔坏谒某朔ㄆ鞣直鹩氲谝患臃ㄆ�、第三乘法器、第二加法器相连；正交相移与SIN函数映射表�？橄嗔�。
7.根据权利要求3所述的GNSS多系统兼容互操作用户终端，其特征在干所述扩频码NCO包括中心频率配置寄存器、频率偏移控制寄存器、驱动时钟周期配置寄存器和载波相位累加器、相位/幅度函数映射表�？椋銮度胧酱砟？榉直鹩胫行钠德逝渲眉拇嫫�、频率偏移控制寄存器、驱动时钟周期配置寄存器和载波相位累加器相连；中心频率配置寄存器、频率偏移控制寄存器分别与第一加法器相连；驱动时钟周期配置寄存器与第三乘法相位/幅度函数映射表�？橄嗔坏谒某朔ㄆ鞣直鹩氲谝患臃ㄆ鳌⒌谌朔ㄆ�、第二加法器相连。
8.根据权利要求3所述的GNSS多系统兼容互操作用户终端，其特征在于所述扩频码产生器包括扩频码行数配置寄存器、扩频码尾行列数配置寄存器、扩频码子序列缓冲器、扩频码行计数器、扩频码列计数器、比较器、选择器、扩频码序列移位寄存器和输出锁存与缓冲器；所述嵌入式处理�？榉直鹩肜┢德胄惺渲眉拇嫫�、扩频码行计数器、扩频码尾行列数配置寄存器、扩频码列计数器、扩频码子序列缓冲器、扩频码序列移位寄存器相连；扩频码列计数器与比较器相连；选择器分别与扩频码尾行列数配置寄存器、扩频码列计数器和比较器的输出相连；扩频码序列移位寄存器分别与扩频码列计数器、输出锁存与缓冲器相连。
专利摘要本实用新型涉及一种GNSS多系统兼容互操作用户终端，包括天线�？椋淦低ǖ溃膳渲眯藕糯砟？椋度胧酱砟？楹陀没Ы缑妫黄渲兴鎏煜吣？槲嗥档阍煜撸凰錾淦低ǖ朗迪中藕欧掷牒鸵种凭迪瘢凰隹膳渲眯藕糯砟？槭遣问膳渲玫那沂褂每膳渲美┢德敕⑸髟谕荒？橄录嫒莶痘穸嘞低承藕牛ǘ嘞低郴ゲ僮餍藕挪痘竦ピ投嘞低郴ゲ僮鞲偻ǖ栏从玫ピ凰銮度胧酱砟？槭迪肿楹系己胶拖喙嘏渲�。本实用新型可以同时使用多个卫星导航定位系统，跟踪多个系统的卫星，通过获得冗余卫星保证卫星信号的完好性和连续性，从而提高定位性能。本实用新型极大提高终端性能、并降低成本。
文档编号G01S19/33GK202600153SQ20122022459
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者王浩, 丁文霞, 李鉴海, 赵 怡 申请人:西藏金采科技股份有限公司
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