[發(fā)明專利]一種小型化的衛(wèi)星導(dǎo)航信號碼片畸變監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911041294.1
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110824511A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙洪博;王宇龍;馮文全;莊忱;趙琦
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01S19/24
• 分類號: G01S19/24;G01S19/29;G01S19/30
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種小型化的衛(wèi)星導(dǎo)航信號碼片畸變監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括：射頻前端部分、基帶信號處理部分、上位機(jī)界面三個部分；其中，射頻前端部分完成射頻信號下變頻到中頻信號的過程，基帶信號處理部分采用FPGA+ARM的設(shè)計架構(gòu)，包含邏輯處理單元、數(shù)據(jù)管理單元、時鐘管理單元、兩路中頻輸入接口、兩路中頻輸出接口、外部接口和電源模塊等六個部分；

其中，邏輯處理單元用于實現(xiàn)信號的調(diào)制、解調(diào)、數(shù)學(xué)信號處理；數(shù)據(jù)管理單元用于實現(xiàn)網(wǎng)口通信、配合FPGA完成整個基帶信號處理部分的管理；時鐘管理單元用于為基帶信號處理部分的其他單元提供時鐘信號；外部接口部分實現(xiàn)基帶信號處理部分與外界的數(shù)字信號傳輸；電源模塊的功能是為整個基帶信號處理部分提供所需要的電壓，保證基帶信號處理部分的正常工作。

2.一種小型化的衛(wèi)星導(dǎo)航信號碼片畸變監(jiān)測方法，其特征在于：其步驟如下:

步驟一、搭建FPGA+ARM的硬件平臺，即小型化的衛(wèi)星導(dǎo)航信號碼片畸變監(jiān)測系統(tǒng)，包括射頻前端部分、基帶信號處理部分、上位機(jī)界面三個部分，用于進(jìn)行碼片畸變監(jiān)測；

步驟二、通過射頻前端部分將衛(wèi)星導(dǎo)航信號下變頻到中頻之后，用FPGA實現(xiàn)信號的接收，并獲得捕獲跟蹤的數(shù)據(jù)；

步驟三、根據(jù)多相關(guān)器算法對衛(wèi)星導(dǎo)航信號碼片畸變進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)算法對FPGA進(jìn)行改進(jìn)；

步驟四、在ARM中完成對碼片畸變的監(jiān)測；

步驟五、將ARM處理的數(shù)據(jù)輸入到上位機(jī)中，進(jìn)行門限判決并輸出監(jiān)測結(jié)果。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小型化的衛(wèi)星導(dǎo)航信號碼片畸變監(jiān)測方法，其特征在于：步驟二中所述的將衛(wèi)星導(dǎo)航信號下變頻到中頻，其做法如下：通過配置射頻前端部分的芯片的本振寄存器完成對射頻信號下變頻到中頻的功能。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小型化的衛(wèi)星導(dǎo)航信號碼片畸變監(jiān)測方法，其特征在于：步驟二中所述的所述的用FPGA實現(xiàn)信號的接收，其做法如下：通過配置基帶信號處理部分的ADS42LB69芯片寄存器，利用基帶信號處理部分的兩路中頻輸入接口完成對射頻前端部分輸出信號的接收，并對中頻信號進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，同時完成阻抗匹配；通過并行頻率捕獲的方式，對中頻導(dǎo)航信號進(jìn)行捕獲，以獲得跟蹤多需要的載波相位和碼相位的粗估計；通過二階鎖頻環(huán)輔助三階鎖相環(huán)的方式對導(dǎo)航信號進(jìn)行跟蹤，以達(dá)到對載波相位和碼相位的精確估計。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小型化的衛(wèi)星導(dǎo)航信號碼片畸變監(jiān)測方法，其特征在于：在步驟三中所述的多相關(guān)器法對衛(wèi)星導(dǎo)航信號碼片畸變進(jìn)行監(jiān)測，其做法如下：在同相支路和正交支路兩路分別加入四路信號，使得碼片偏移量分別為1/4碼片、1/2碼片和3/4碼片，之后利用多相關(guān)器監(jiān)測算法，對碼片畸變進(jìn)行監(jiān)測。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小型化的衛(wèi)星導(dǎo)航信號碼片畸變監(jiān)測方法，其特征在于：在步驟四中所述的在ARM中完成對碼片畸變的監(jiān)測，其做法如下：在基帶信號處理部分的ARM中完成對FPGA基本的參數(shù)配置，根據(jù)FPGA中跟蹤相關(guān)器和附加相關(guān)器的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)碼片畸變監(jiān)測。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小型化的衛(wèi)星導(dǎo)航信號碼片畸變監(jiān)測方法，其特征在于：在步驟五中所述的將ARM處理的數(shù)據(jù)輸入到上位機(jī)中，進(jìn)行門限判決并輸出監(jiān)測結(jié)果，其做法如下：將ARM處理的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)界面部分，利用matlab的GUI進(jìn)行門限判決并用界面輸出監(jiān)測結(jié)果，對信號可靠性進(jìn)行判斷。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小型化的衛(wèi)星導(dǎo)航信號碼片畸變監(jiān)測方法，其特征在于：所述的ARM還要完成與上位機(jī)通信，其步驟如下：按照網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議通過TCP/IP協(xié)議接收上位機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)；將上位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解幀操作，將數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)寫入按照EIM總線功能劃分的地址空間；按照網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議通過TCP/IP協(xié)議接收FPGA發(fā)來反饋數(shù)據(jù)；將反饋數(shù)據(jù)透傳給上位機(jī)。