[發明專利]北斗與GPS公用頻點實時信號接收處理系統數據處理方法

無效

• 申請號: 201510145440.0
• 申請日: 2015-03-31
• 公開（公告）號: CN104730543A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 張雷;鄧江平
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01S19/33
• 分類號: G01S19/33
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域：

本發明涉及一種導航定位的信號接收處理系統，具體涉及一種北斗二代與GPS公用頻點實時信號接收處理系統數據處理方法。

背景技術：

《2006年中國航天白皮書》宣布將在未來5年啟動五大航天工程，其中具有軍事用途的第二代“北斗”衛星導航系統將在4年內完成部署。有專家表示，二代“北斗”衛星系統部署完成后，中國將能對小目標發動精準攻擊，而美國也有媒體認為中國用北斗計劃來壓制美國衛星的軍事優勢。隨著我國綜合國力的提升和衛星導航定位系統全面滲透普通人的生活，還有科索沃戰爭和第二次海灣戰爭美國GPS制導高精度打擊武器的誘惑，構建一個類似GPS的全球衛星導航定位系統開始提上日程，從2007年開始正式建設“北斗”衛星導航定位系統(“北斗二號”)。

“北斗”衛星導航定位系統需要發射35顆衛星，足足要比GPS多出11顆。按照規劃，“北斗”衛星導航定位系統將有5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成，采用“東方紅”-3號衛星平臺。30顆非靜止軌道衛星又細分為27顆中軌道衛星(MEO)和3顆傾斜軌道同步衛星(IGSO)組成，27顆MEO衛星平均分布在傾角55度的三個平面上，軌道高度21500公里。“北斗”衛星導航定位系統將提供開放服務和授權服務。開放服務在服務區免費提供定位，測速和授時服務，定位精度為10米，授時精度為50納秒，測速精度為0.2米/秒。授權服務則是軍事用途的馬甲，將向授權用戶提供更安全與更高精度的定位，測速，授時服務，外加繼承自北斗試驗系統的通信服務功能。

北斗二代采用與GPS相同的載波頻率和調制方式，但是使用不同的偽隨機碼和數據編碼方式，GPS接收機不能處理北斗二代信號。而少量能處理北斗二代信號的接收機也只是通過通用GPS接收機作后處理，但還是不能作為實時應用。一般地，GPS硬件接收機的冷啟動時間在幾十秒，熱啟動1秒左右，自動定位的處理時間大于10秒。因此，采用軟件研究快速捕獲方法是很有應用價值，尤其是基于軟件無線電思想的兼容北斗二代/GPS定位信號的軟件處理方法，不僅還沒有產品級的終端出現，而且也具有可重配置性的開發與應用優勢。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺陷，提供了一種兼容北斗二代和GPS實時信號接收處理系統數據處理方法。

本發明一種北斗二代和GPS公用頻點實時接收處理信號系統，包括一個Max2741為主芯片的北斗二代和GPS公用頻點第一RF射頻前端模塊，一個GRM7520為主芯片的北斗二代和GPS公用頻點第二RF射頻前端模塊，一個GP2015為主芯片的北斗二代和GPS公用頻點第三RF射頻前端模塊，一個Spartan3系列FPGA芯片，一個作為USB控制器的CY7C68013A。

北斗二代和GPS公用頻點實時信號通過同一天線進入三個RF射頻前端模塊，經過一系列放大、濾波和下變頻處理，并通過A/D轉換為2bit的中頻數字信號，中頻數字信號在FPGA的控制下，被采集到FPGA的內部存儲器中，以乒乓方式存儲成一定長度的數據塊，最后通過USB控制器，按塊傳輸到計算機上；其中：

北斗二代和GPS公用頻點第一RF射頻前端模塊Max2741芯片中的兩位中頻數字信號線、中頻采樣時鐘線以及三根SPI編程接口控制線都分別引出，并連接到Spartan3系列FPGA的可編程I/O口上；

北斗二代和GPS公用頻點第二RF射頻前端模塊GRM7520芯片的兩位中頻數字信號線和中頻采樣時鐘線分別引出，并連接到Spartan3系列FPGA的可編程I/O口上；

北斗二代和GPS公用頻點第三RF射頻前端模塊GP2015中的兩位中頻數字信號線、兩根差分時鐘輸出線和一個中頻采樣時鐘輸入線分別引出，并連接到Spartan3系列FPGA的可編程I/O口上；

USB控制器CY7C68013A芯片連接在Spartan3系列FPGA的可編程I/O口上；

Spartan3系列FPGA芯片讀取哪個RF射頻前端模塊的數據，則由上位機程序同過USB發送指令控制；FPGA將讀取到的2bit中頻數據按時間先后由低位到高位合并為1Byte數據，即最先讀取到的2bit數據放置在1Byte數據的最低2位；數據以乒乓方式存儲到FPGA內部的FIFO中，形成數據塊，一個數據塊包含4ms的整數倍的數據；當數據存滿一個數據塊時，提交給USB控制器，USB控制器以Slave?FIFO方式從FPGA獲得數據，并以塊傳輸方式向計算機傳輸數據，每次數據傳輸為一個數據塊數據。

計算機對接收到的數據塊數據進行處理，具體步驟如下：