[發(fā)明專利]實(shí)現(xiàn)GNSS接收機(jī)中基帶電路功能升級的電路結(jié)構(gòu)及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010146598.7
• 申請日: 2010-04-14
• 公開（公告）號: CN101826882A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王永泉;劉若普;王杰俊;宋陽;朱亞寧;劉杰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華測導(dǎo)航技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04B1/16
• 分類號: H04B1/16;H04L25/02;G01S19/13;G06F9/445
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS，Global?Navigation?Satellite?System)領(lǐng)域，特別涉及領(lǐng)域全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)中基帶電路功能升級技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種實(shí)現(xiàn)GNSS接收機(jī)中基帶電路功能升級的電路結(jié)構(gòu)及其方法。

背景技術(shù)

GNSS是一個廣義的概念，它是所有衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的總稱，包括目前的GPS衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)、GLONASS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、WAAS廣域增強(qiáng)系統(tǒng)、EGNOS歐洲靜地衛(wèi)星導(dǎo)航重疊系統(tǒng)、DORIS星載多普勒無線電定軌定位系統(tǒng)、PRARE精確距離及其變率測量系統(tǒng)、QZSS準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)、GAGAN?GPS靜地衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)，以及正在建設(shè)的Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、Compass(北斗二代)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)和IRNSS印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，以及未來還可能出現(xiàn)的其它一切利用衛(wèi)星進(jìn)行定位和導(dǎo)航的系統(tǒng)。

GPS和GLONASS系統(tǒng)已經(jīng)較為成熟，隨著COMPASS和GALILEO系統(tǒng)的建設(shè)，在不久的將來，天空中將出現(xiàn)至少四個GNSS系統(tǒng)，十幾個GNSS信號頻率，十幾種GNSS信號碼以及一百多顆GNSS衛(wèi)星。不僅如此，隨著GNSS應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展以及應(yīng)用層次的不斷深化，對GNSS信號提出了更多、更高的要求；GNSS系統(tǒng)也在不斷完善、改進(jìn)，以期滿足日益增長的GNSS服務(wù)要求，例如，GPS系統(tǒng)新增加了L5信號和L2C碼；同時，由于COMPASS和GALILEO系統(tǒng)正在建設(shè)，其信號結(jié)構(gòu)還沒有最終確定，所以未來相當(dāng)長一段時間內(nèi)，GNSS信號的不確定性將長期存在。

GNSS接收機(jī)主要由天線、射頻、基帶、軟件四部分組成。GNSS接收機(jī)的系統(tǒng)功能框圖請參閱圖1所示。

其中，天線將GNSS衛(wèi)星的信號接收下來，通過射頻將輸入信號放大到合適的幅度并將頻率轉(zhuǎn)換到需要的輸出頻率上，基帶對射頻輸出的信號進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對GNSS信號的捕獲和跟蹤，軟件利用跟蹤后得到的星歷數(shù)據(jù)和偽距、載波等觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，獲得接收機(jī)的位置、速度和時間等相關(guān)信息。

大部分傳統(tǒng)的GNSS接收機(jī)的基帶的功能都用全定制的ASIC(Application?SpecificIntegrated?Circuit)芯片實(shí)現(xiàn)，由于全定制的ASIC芯片的內(nèi)部邏輯功能不能改變，所以一旦接收機(jī)生產(chǎn)出來，在不改變外部硬件電路的情況下，接收機(jī)能夠跟蹤和捕獲的信號碼就完全固定了，面對新增加的信號碼，之前的傳統(tǒng)接收機(jī)都將對這些信號無能為力。

也有使用可編程邏輯電路模塊如FPGA(Field?Programmable?Gate?Array)實(shí)現(xiàn)基帶功能的GNSS接收機(jī)。FPGA是可以根據(jù)需要通過可編程的連接把其內(nèi)部的邏輯塊連接起來的一種芯片，就好像一個電路試驗板被放在了一個芯片里。FPGA的邏輯塊和連接可以按照設(shè)計者而改變，所以FPGA可以完成所需要的邏輯功能。對FPGA加電時，F(xiàn)PGA芯片將存儲器(如EPROM、Flash等)中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中，配置完成后，F(xiàn)PGA進(jìn)入工作狀態(tài)。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失。同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能，因此，F(xiàn)PGA的使用非常靈活。這些GNSS接收機(jī)中FPGA的配置文件采用固化在非易失存儲器里的方法，如圖2所示。這種方法若要修改配置文件，需要拆開GNSS接收機(jī)后更換非易失存儲器芯片或者通過專門的燒錄器重新燒寫非易失存儲器中的配置文件。顯然，這些操作絕大部分用戶自己根本無法完成，需要返回接收機(jī)生產(chǎn)商，由接收機(jī)生產(chǎn)商進(jìn)行完成以上工作，非常不便。雖然在其它行業(yè)或應(yīng)用場合的電路設(shè)計中，也有通過CPU對非易失存儲其中的FPGA配置文件進(jìn)行修改和升級的方案，但是對GNSS接收機(jī)而言，目前尚無以適應(yīng)未來信號或不同的應(yīng)用場合為目的而進(jìn)行升級的方案。

因此，基帶部分由ASIC芯片實(shí)現(xiàn)的GNSS接收機(jī)雖然也可以升級，但是由于其基帶部分由ASIC芯片實(shí)現(xiàn)，所以GNSS接收機(jī)一經(jīng)制成，基帶部分的功能就不能改變，升級的范圍只限于GNSS接收機(jī)最末端的軟件，換句話說，傳統(tǒng)接收機(jī)的升級只能對數(shù)據(jù)處理軟件的方法進(jìn)行修改，但對于GNSS接收機(jī)所要處理的信號對象則完全無能為力；基帶部分由FPGA實(shí)現(xiàn)，但配置文件采用固化在非易失存儲器中、由FPGA直接讀取非易失存儲器中的配置文件的GNSS接收機(jī)，雖然理論上可以對其基帶部分進(jìn)行升級，但是，升級需要拆開GNSS接收機(jī)更換非易失存儲器或者用專用的燒錄器重新燒寫，在實(shí)際使用時非常不便。