[發明專利]一種基于FPGA和DSP的北斗導航接收機偽距測量改進方法

在審

• 申請號: 201610062969.0
• 申請日: 2016-01-30
• 公開（公告）號: CN105717524A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 王昕洋;范勝林;沈飛;李榮冰;朱龍泉;尚斌斌;韓志鳳
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種基于FPGA（現場可編程門陣列）和DSP（數字信號處理器）的北斗導 航接收機偽距測量改進方法，屬于衛星導航技術領域。

背景技術

眾所周知，全球衛星導航系統是非常重要的空間信息基礎設施。衛星導航系統不 僅可以應用于軍事、減災救災和公共安全領域，也漸漸在個人導航、交通管理、電信、漁業等 眾多民用領域發揮巨大的作用。在衛星導航技術中，接收機偽距解算的穩定性，對連續良好 定位有著至關重要的影響。

現有的北斗導航接收機，為了實現同時利用GEO衛星（地球靜止軌道衛星）和非GEO 衛星進行定位，為了實現對偽距的計算，如圖2所示，使非GEO衛星的子幀頭觸發1秒為周期 的方波，使GEO衛星的子幀頭觸發0.6秒為周期的方波，同時產生1秒為周期的TIC_1信號（定 位觀測數據鎖存使能信號1）。跟蹤通道中的計數器，當遇到由子幀頭觸發的方波的上升沿 時，計數器開始計數；當遇到TIC_1信號的上升沿時，計數器停止計數，并將計數結果放入緩 存器，利用這個計數結果乘以光速來計算偽距值。因為TIC_1信號的上升沿起始位置為隨機 的，在實現定位之后，可以得到鐘差，把鐘差作為反饋量，反饋回FPGA對TIC_1的起始時刻作 出調整，如此循環進行，使得鐘差迭代、逐漸變小。

這種計算偽距方法的缺陷在于，由于非GEO衛星的子幀頭觸發方波的周期為1秒， 而GEO衛星的子幀頭觸發方波的周期為0.6秒，所以，要同時利用GEO衛星和非GEO衛星來進 行定位，就必須對它們的計數器讀取值作出相應的時序上的調整。而在作出時序調整之后， 就會在定位過程中的某個時刻，產生偽距值的跳變現象，導致定位過程不夠穩定，對定位結 果的精度造成影響。

發明內容

本發明為了克服因非GEO衛星和GEO衛星的子幀周期不同，需要時序調整而引發的 定位過程中偽距值突然跳變的問題，提出了一種基于FPGA和DSP的北斗導航接收機偽距測 量改進方法，適用于衛星導航定位鄰域。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種基于FPGA和DSP的北斗導航接收機偽距測量改進方法，包括如下步驟：

第一步：在實現北斗導航衛星信號的捕獲和跟蹤的基礎上，對信號的子幀頭 “11100010010”作出檢測；

第二步：檢測到子幀頭后，非GEO衛星和GEO衛星的子幀頭分別觸發各自的、以0.2秒為 周期的Frame_D1和Frame_D2方波信號，在已有的FPGA產生的1秒為周期的TIC_1信號的基礎 上，分頻產生一個0.2秒為周期的TIC_2信號；

第三步：當FPGA里的計數器得到Frame_D1或Frame_D2方波信號的上升沿后，開始以32倍的1.023MHz分別對其進行計數，直至TIC_2信號的上升沿到來時，停止計數，并把計數值和緩存至鎖存器，等待DSP來讀取；

第四步：DSP從FPGA中取出計數值和，利用計數值轉化計算得到每個通道中該顆衛星的偽距值，然后進行定位解算；解算后得到的鐘差和，作為反饋量，返回給FPGA，用來調整TIC_2信號的上升沿起始時刻，直至其與UTC，即國際協調時間相對齊；

第五步：通過上述第一步至第四步的多次循環執行，逐步修正接收機的鐘差和偽距值。

所述第四步中，當DSP從FPGA的鎖存器中取出非GEO衛星和GEO衛星分別的計數值和后，運用式：

來得到衛星的偽距值；其中，當通道中跟蹤的衛星為非GEO衛星時，數值代表，當通道中跟蹤的衛星為GEO衛星時，數值代表；為光速。

本發明的有益效果如下：

(1)本方法為基于FPGA和DSP的北斗導航接收機偽距測量方法改進研究，可用于改善北 斗導航接收機定位效果。與目前應用的的偽距測量方法相比，該方法可以避免偽距值的跳 變現象，使接收機更完善、穩定地利用北斗非GEO衛星和GEO衛星進行定位解算。

(2)本發明方法通過對DSP的串口所輸出的定位解算結果、偽距解算值的分析，可 以較好地評估算法的有效性。

附圖說明

圖1為本方法的整體流程圖。

圖2為修改改進前，FPGA所產生的時序信號方波圖。

圖3為修改改進后，FPGA所產生的時序信號方波圖。

圖4為偽距測量原理圖。

具體實施方式