[發(fā)明專利]一種嵌入式北斗GPS定位系統(tǒng)及定位方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810997315.6
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109143284A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 王峰;李庭威;曹彬;揭云飛;王曉灑
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市普靈思智能電子有限公司
• 主分類號: G01S19/33
• 分類號: G01S19/33;G08C17/02
• 代理公司: 深圳市智圈知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 44351
• 代理人: 韓紹君

1.一種嵌入式北斗GPS定位系統(tǒng)，其特征在于：包括GPS衛(wèi)星和北斗衛(wèi)星，以及包括

一無人測繪飛行器，包括安裝在該無人測繪飛行器機身中的攝像頭、距離傳感器、蓄電池、GPS衛(wèi)星定位天線、北斗信號傳輸天線、無人測繪飛行器控制終端、數(shù)據(jù)采集與輸出接口板，所述攝像頭、距離傳感器、蓄電池、GPS衛(wèi)星定位天線、北斗信號傳輸天線、無人測繪飛行器控制終端均與數(shù)據(jù)采集與輸出接口板相連，將GPS定位數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、距離數(shù)據(jù)、電池監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集與輸出接口板，該數(shù)據(jù)采集與輸出接口板將各種數(shù)據(jù)通過北斗信號傳輸天線發(fā)射到北斗衛(wèi)星，由北斗衛(wèi)星將信號反射到地面指揮控制中心；

一地面指揮控制中心，包括指揮中心顯示屏、主機、北斗指揮型用戶機、北斗衛(wèi)星接收天線，所述北斗衛(wèi)星接收天線與北斗指揮型用戶機相連，用于向無人測繪飛行器發(fā)送指令信息以及接收來自無人測繪飛行器的信息，所述北斗指揮型用戶機與主機串行連接，所述主機與指揮中心顯示屏相連接，將無人測繪飛行器的信息下載到主機，以及顯示到指揮中心顯示屏上，方便監(jiān)控人實時了解無人測繪飛行器的相關(guān)信息；

所述北斗指揮型用戶機的電路結(jié)構(gòu)包括依次串聯(lián)的帶通濾波器、下變頻器、低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器、導航解算單元，所述下變頻器相接有頻率合成器，該頻率合成器與基準振蕩相接；所述下變頻器同時相接增益控制電路，該增益控制電路通過接口電路與數(shù)字信號處理器相接，以及接口電路相接有輸入輸出接口，數(shù)字信號處理器外圍有信號跟蹤環(huán)路，該數(shù)字信號處理器還相接存儲單元。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式北斗GPS定位系統(tǒng)，其特征在于：所述北斗衛(wèi)星接收天線連接有低噪聲放大器，對接收到的北斗衛(wèi)星微弱的電信號低噪放大。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式北斗GPS定位系統(tǒng)，其特征在于：所述信號跟蹤環(huán)路包括相位鑒別器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器，該相位鑒別器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器依次相連，以及該壓控振蕩器的輸出相接于相位鑒別器的輸入，形成鎖相環(huán)電路結(jié)構(gòu)，鎖相環(huán)電路結(jié)構(gòu)可以鑒別相位差異，盡可能保持本地復制載波與接收北斗衛(wèi)星信號載波保持一致。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式北斗GPS定位系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)字信號處理器選用TI公司的高性能浮點TMS320C6747DSP主處理芯片，它的內(nèi)核電壓在1.2V時具有375MHz的高速處理速度，能夠滿足北斗指揮型用戶機的實時高速處理要求，同時擁有可供選擇的更加豐富的外圍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式北斗GPS定位系統(tǒng)，其特征在于：所述無人測繪飛行器的數(shù)據(jù)采集與輸出接口板選用了速度快、功耗低和連接功能豐富全面的Xilinx公司的Spartan 6E單片機，它具有超強的并行處理和編程配置能力，同時能夠提供全新且更高效的雙寄存器輸入查找表邏輯和一系列豐富的內(nèi)置系統(tǒng)級模塊。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式北斗GPS定位系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集與輸出接口板的電路硬件結(jié)構(gòu)包括多個模擬量輸入端口、A/D轉(zhuǎn)換器、譯碼器、單片機、電平轉(zhuǎn)換芯片、GPS定位數(shù)據(jù)采集電路，所述模擬量輸入端口相接于A/D轉(zhuǎn)換器，該A/D轉(zhuǎn)換器相接于譯碼器，該譯碼器相接于單片機，該單片機相接電平轉(zhuǎn)換芯片和GPS定位數(shù)據(jù)采集電路，該電平轉(zhuǎn)換芯片相接有北斗信號傳輸天線。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式北斗GPS定位系統(tǒng)，其特征在于：GPS衛(wèi)星定位天線和北斗信號傳輸天線均采用右旋圓極化天線。

8.一種嵌入式北斗GPS定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于：由無人測繪飛行器將GPS定位數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、距離數(shù)據(jù)、電池監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集與輸出接口板，該數(shù)據(jù)采集與輸出接口板將各種數(shù)據(jù)通過北斗信號傳輸天線發(fā)射到北斗衛(wèi)星，由北斗衛(wèi)星將信號反射到地面指揮控制中心；地面指揮控制中心接收到微弱的北斗衛(wèi)星反射信號，

首先將微弱的電信號低噪放大，利用帶通濾波器濾除帶外干擾信號；其次利用下變頻器和頻率合成器將接收到各種導航射頻信號與基準振蕩產(chǎn)生的正弦信號進行混頻，并利用低通濾波器濾波濾除高頻分量得到中頻模擬信號；最后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器和增益控制電路將模擬中頻信號采樣和數(shù)字化處理，并輸出適合數(shù)字基帶處理的數(shù)字中頻信號；

接著，由數(shù)字信號處理器將數(shù)字中頻信號進行處理，處理過程是首先要進行信號搜索并捕獲得到北斗衛(wèi)星粗略的信號碼相位和載波頻率；其次，在捕獲到偽碼相位和粗略載波頻率的基礎上，接著進入跟蹤環(huán)路，跟蹤并得到精確的碼相位和載波頻率等原始觀測量；最后，經(jīng)過位同步和幀同步等解調(diào)出導航解算所用的導航電文數(shù)據(jù)；

再接著；導航解算單元的根據(jù)處理所得到的GNSS觀測值和導航電文，按照一定的算法進行相應的解算，最終輸出無人測繪飛行器的三維位置、速度、時間、測繪、視頻信息；

主機將無人測繪飛行的三維位置、速度、時間、測繪、視頻信息下載到本地，以及顯示到指揮中心顯示屏上，方便監(jiān)控人實時了解無人測繪飛行器的相關(guān)信息。