[發明專利]單板三天線高精度定位定向接收機

有效

• 申請號: 201310733157.0
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103713295B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 孫向東;倪志斌;譚吉福;張一;楊必武;蒲鵬程;胡新漢;張玉華;彭宜平;李偉;王華
• 申請（專利權）人: 蒼穹數碼技術股份有限公司;中國人民解放軍第二炮兵裝備研究院第三研究所
• 主分類號: G01S19/13
• 分類號: G01S19/13
• 代理公司: 北京萬慧達知識產權代理有限公司11111
• 代理人: 張金芝,楊穎

技術領域

本發明涉及一種衛星定位技術領域，特別涉及一種單板三天線高精度定位定向接收機。

背景技術

利用偽距進行衛星定位時，無論是進行單點定位(SPP)還是偽距差分定位(DGPS)，通常定位精度最好只能達到亞米級。而在大地測量、地震監測等高精度定位領域，其定位精度要求厘米級甚至毫米級，則需要采用載波相位觀測值進行定位。其中載波相位相對定位(也稱載波相位差分定位)技術應用最為廣泛，載波相位相對定位技術與碼差分定位技術的原理類似，均采用兩臺以上接收機同步觀測進行定位，隨后解算整周模糊度。在固定整周模糊度后可以達到厘米級甚至毫米級定位精度。

多接收機同步定位的關鍵是多個射頻信號的接收和同步，現有技術中主要采用多天線形成的多個射頻接收通道實現。現有的衛星地面接收機系統中通常利用已有的定制導航板卡(俗稱OEM板)進行二次開發后得到，OEM板是幾家知名設備廠商提供的帶有基本功能的標準化集成電路板，一般包括天線、射頻前端、基帶信號處理、微處理器等硬件，并帶有通用的軟件。

由于單個OEM板上僅有一個天線接收通道，采用現有方式要組成多天線接收機系統必須使用多塊OEM板。如圖1、圖2所示，現有的多天線接收機硬件結構主要由多塊OEM板以不共用時鐘或共用時鐘的方式集成。其中，圖1中使用兩塊OEM板直接構建雙天線系統，由于OEM板僅為單天線而設計，所以當構成的多天線系統時，各板前端和基帶均是獨立的，它們采用獨立的時鐘，且大部分沒有外部時鐘輸入功能。圖2中對通用的兩塊OEM板進行了改造，使之共用一個時鐘(比如通過晶振進行計時)，通過共用時鐘的方式為定向算法提供了有利條件。

現有技術的方案都是采用使用多塊導航板卡構建多天線系統，不同板卡前端、基帶、時鐘均獨立，即使使用了一定同步手段，各時鐘之間也很容產生誤差，會對定位定向測量精度產生較大影響，且接收機體積大、功耗高，此外使用多塊相同的導航板卡明顯硬件冗余設計多。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明所要解決的技術問題是如何降低多天線接收機系統中時鐘誤差對定位定向精度的影響。

為解決上述問題，本發明提供了一種單板三天線高精度定位定向接收機，包括：射頻單元、基帶處理單元、定向處理單元和接口單元；其中，

所述射頻單元包括多個射頻通道、頻率綜合器和時鐘，每個射頻通道獨立接收多頻點的射頻信號，通過所述時鐘完成所述多個射頻通道的信號同步，通過所述頻率綜合器確定各通道工作頻點；

所述基帶處理單元耦接所述射頻單元、所述定向處理單元和所述接口單元，對各通道發來的射頻信號的進行捕獲、跟蹤、解調后提供給所述定向處理單元，同時輸出觀測量數據；

所述定向處理單元還耦接所述接口單元，對所述基帶處理單元提供的數據完成定位定向解算后通過接口單元輸出結果。

優選地，所述射頻單元中：

每個射頻通道包括功分器和至少3個不同工作頻點的信號處理信道。

優選地，所述處理信道包括：依次串接的第一濾波器、混頻器、第二濾波器、放大器、增益相位調整電路和模數轉換器。

優選地，所述不同工作頻點至少選自：BDS B1、BDS B2、BDS B3以及相應的超寬巷組合、寬巷組合和窄巷組合。

優選地，所述基帶處理單元是一片FPGA單板。

優選地，所述基帶處理單元包括：信號選擇電路、偽碼捕獲電路、多通道信號跟蹤與解調電路、觀測量提取電路、定時電路、ARM內核和接口控制電路。

優選地，所述基帶處理單元中：

所述偽碼捕獲電路耦接所述信號選擇電路和所述接口控制電路，完成對輸入信號的捕獲并提供給所述接口控制電路；

所述跟蹤與解調電路耦接所述觀測量提取電路和所述接口控制電路，完成對輸入信號的載波跟蹤、碼跟蹤、導航電文解調并提供給所述接口控制電路；

所述接口控制電路還同時耦接所述觀測量提取電路、所述定時電路和所述ARM內核，接收所述觀測量提取電路提取的觀測量、所述定時電路提供本地時鐘修正信息和所述ARM內核的定位解算信息，并完成內部之間、以及與外部電路之間的數據交互。

優選地，所述射頻通道為3個，對應處理3個天線“丁”字形布局形成的天線陣接收的射頻信號。

優選地，所述定向處理單元采用“星站空間降維法”進行整周模糊度解算。

優選地，所述接收機利用GPS和北斗系統進行聯合定位解算。