專利名稱：一種混合衛(wèi)星模式的定位接收機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信技術領域，特別是指一種混合衛(wèi)星模式的定位接收機。

背景技術：
衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)無論在國家國防、車輛和武器導航、地理探測等多方面都有廣泛的應用。
美國建成GPS導航定位系統(tǒng)以來，迄今已得到廣泛應用。俄羅斯已建成GLONASS導航系統(tǒng)，功能類似于GPS衛(wèi)星系統(tǒng)。歐盟和歐洲航天局也在積極開發(fā)“伽利略”衛(wèi)星導航系統(tǒng)。隨著多個導航系統(tǒng)共存局面的形成，組合定位接收技術越來越受到人們的重視。但大多數(shù)此類產(chǎn)品的實現(xiàn)和技術研究以GPS和GLONASS組合為主。這種組合能夠利用GPS和GLONASS兩個系統(tǒng)共計多達40余顆(GPS24顆衛(wèi)星，GLONASS21顆衛(wèi)星)衛(wèi)星信息組合定位，提高了接收機定位的連續(xù)性和完好性。
GLONASS系統(tǒng)不但可以單獨用來獲取定位和導航服務，還可用來與GPS結合，同時利用兩個系統(tǒng)的信息來提高定位精度，增強系統(tǒng)的可靠性，具有很大的發(fā)展前途。
現(xiàn)有的組合定位技術主要是GPS/GLONASS組合方式，這種方式由于可用的衛(wèi)星數(shù)目很多，通道數(shù)的增加，相關器數(shù)目的增加，必然導致硬件成本過高。另外，由于GLONASS本身的頻分多址(FDMA)特性決定了在射頻前端處理時為了利用GPS現(xiàn)有的射頻前端芯片，必然增加了本地振蕩合成器的數(shù)量和復雜度，導致整機的體積、功耗偏大，且由于本地振蕩合成器多，不利的一方面是穩(wěn)定性和可靠性難以得到保證，后端軟件的規(guī)模也會有所增加。
雖然現(xiàn)有的GPS/GLONASS組合方式的衛(wèi)星定位系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)組合定位，但由于GLONASS系統(tǒng)通道數(shù)多、相關器多，導致GPS/GLONASS的組合定位接收機系統(tǒng)復雜、體積較大。


發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明在于提供一種混合衛(wèi)星模式的定位接收機，以解決上述現(xiàn)有的混合衛(wèi)星模式定位接收機系統(tǒng)復雜、體積較大的問題。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種混合衛(wèi)星模式的定位接收機，包括 無線接收單元、頻率調(diào)整單元、組合信號處理器和組合定位處理器， 所述無線接收單元，用于從天線分別接收各路GPS信號和CAPS衛(wèi)星信號； 所述頻率調(diào)整單元，用于將接收到的各路GPS和CAPS無線衛(wèi)星信號分別混頻至相同的中心頻率、采樣頻率信號； 所述組合信號處理器，包括 信息運算單元，用于將各路所述混頻后的衛(wèi)星信號分別進行擴頻碼組的相關運算，并將相關運算后的相關結果進行傅立葉變換，通過變換后的結果獲得各路衛(wèi)星信號的信號模式、衛(wèi)星號、擴頻碼相位、載波多普勒頻點； 微調(diào)單元，用于利用所述信號模式、載波多普勒頻點對所述混頻后的信號進行頻率調(diào)整，將調(diào)整后的衛(wèi)星信號進行下變頻； 擴頻碼生成單元，用于利用所述信號模式、衛(wèi)星號、擴頻碼相位生成相應的擴頻碼； 解擴單元，用于將所述下變頻后的信號和所述相應的擴頻碼進行相關運算，利用相關值最大的擴頻碼序列解擴出衛(wèi)星信號中原始數(shù)據(jù)； 所述組合定位處理器，包括 衛(wèi)星選擇單元，用于在GPS衛(wèi)星和CAPS衛(wèi)星的原始數(shù)據(jù)中選擇至少5顆衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)； 衛(wèi)星參數(shù)單元，用于從所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)中分別獲得選擇出的各顆衛(wèi)星相對接收機的測量偽距、坐標值； 接收機位置單元，用于將估計值、位置偏移量的值相加后得到接收機的位置值；并包括估計值設定模塊，用于設定接收機坐標值的估計值；位置偏移模塊，用于獲得所述估計值與所述接收機坐標值之間的位置偏移量的值； 運算單元，用于獲得所述接收機的坐標值與所述衛(wèi)星的坐標值之間的距離，將所述距離與所述衛(wèi)星系統(tǒng)時鐘偏移量之和作為所述測量偽距的條件下，獲得所述位置偏移量的值； 判斷單元，用于判斷所述位置偏移量的值是否小于預定閾值，如果小于，則將所述位置偏移量的值傳輸至所述位置偏移模塊；如果大于，則將本次獲得的接收機坐標值傳輸至所述估計值設定模塊作為再次運算的估計值。
優(yōu)選的，所述無線接收單元包括 用于接收GPS衛(wèi)星信號的無源天線和用于接收CAPS衛(wèi)星信號的無源天線； 所述無源天線連接低噪聲放大器和濾波器組。
優(yōu)選的，所述頻率調(diào)整單元包括 插值濾波模塊，用于將所述GPS信號的采樣頻率經(jīng)過插值、濾波后，調(diào)整為與CAPS信號相同的采樣頻率； 乘法器濾波模塊，用于將所述CAPS信號的中心頻率與數(shù)控振蕩器產(chǎn)生的頻率相乘，并經(jīng)過濾波，調(diào)整為與GPS信號相同的中心頻率。
優(yōu)選的，所述裝置還包括 擴頻碼反饋單元，用于利用所述信息運算單元生成的所述擴頻碼相位生成相應的擴頻碼組； 所述信息運算單元，還用于并將各路所述混頻后的衛(wèi)星信號與所述相應的擴頻碼組進行相關運算。
優(yōu)選的，所述裝置還包括 頻率反饋單元，用于通過所述下變頻后的信號和所述相應的擴頻碼進行相關運算結果獲得載波頻率，并反饋至所述微調(diào)單元； 所述微調(diào)單元，還用于利用所述載波頻率、信號模式、載波多普勒頻點對所述混頻后的信號進行頻率調(diào)整； 擴頻碼時鐘反饋單元，用于通過所述下變頻后的信號和所述相應的擴頻碼進行相關運算結果獲得擴頻碼時鐘，并反饋至所述擴頻碼生成單元； 所述擴頻碼生成單元，還用于利用所述擴頻碼時鐘、信號模式、衛(wèi)星號、擴頻碼相位生成相應的擴頻碼。
優(yōu)選的，所述擴頻碼生成單元生成擴頻碼的過程包括利用所述信號模式、衛(wèi)星號、擴頻碼相位生成相應的擴頻碼同時，生成超前和滯后所述擴頻碼0.5個碼片的2個擴頻碼； 所述解擴單元進行相關運算的過程包括將所述3個擴頻碼與所述下變頻后的信號分別進行相關運算。
優(yōu)選的，所述衛(wèi)星選擇單元，選擇至少2顆CAPS衛(wèi)星、至少3顆GPS衛(wèi)星；或選擇至少3顆CAPS衛(wèi)星、至少2顆GPS衛(wèi)星。
優(yōu)選的，所述運算單元，將所述距離與所述衛(wèi)星系統(tǒng)時鐘偏移量之和作為所述測量偽距的過程包括 所述衛(wèi)星為GPS衛(wèi)星時，獲得GPS衛(wèi)星系統(tǒng)時鐘偏移量，將所述距離與所述GPS衛(wèi)星系統(tǒng)時鐘偏移量之和作為所述測量偽距； 所述衛(wèi)星為CAPS衛(wèi)星時，獲得GPS衛(wèi)星時鐘偏移量、GPS與CAPS衛(wèi)星時鐘偏移量，將所述距離與所述GPS衛(wèi)星時鐘偏移量、GPS與CAPS衛(wèi)星時鐘偏移量之和作為所述測量偽距。
優(yōu)選的，所述衛(wèi)星選擇單元選擇衛(wèi)星的數(shù)目為5顆，包括 判斷模塊，用于判斷當前選擇衛(wèi)星的數(shù)目是否大于5顆，如果大于，則通過篩選模塊篩選出一顆衛(wèi)星，直至所選擇的衛(wèi)星數(shù)目等于5顆； 篩選模塊，用于接收到所述判斷模塊的觸發(fā)后，順序采用信噪比比較法、仰角比較法、距離比較法之一去除1顆衛(wèi)星。
優(yōu)選的，所述衛(wèi)星參數(shù)單元獲得各顆衛(wèi)星相對接收機的測量偽距的過程包括 在同一時刻下，獲得所述各顆衛(wèi)星發(fā)送信號的發(fā)送時間，獲得所有發(fā)送時間的平均時間，將衛(wèi)星與地球之間的時延、與所述平均時間的和作為相對時間； 獲得各顆衛(wèi)星的發(fā)送時間與相對時間的時間差，利用所述時間差與光速的乘積作為所述測量偽距。
本發(fā)明中混合衛(wèi)星模式下的定位接收機，采用兩種衛(wèi)星定位系統(tǒng)進行定位，具有定位準確，且由于CAPS系統(tǒng)只有3顆定位衛(wèi)星，因此，在與CPS系統(tǒng)進行定位時，與GPS/GLONASS系統(tǒng)相比定位參數(shù)較少，定位過程簡單，其硬件實現(xiàn)上更加容易，避免采用更多的相關器，使定位接收機的體積更小。



圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的結構圖； 圖2是實施例中無線接收單元和頻率調(diào)整單元的連接示意圖； 圖3是實施例中組合信號處理器的結構圖； 圖4是實施例中組合定位處理器的結構圖。

具體實施例方式 為清楚說明本發(fā)明的裝置，下面給出優(yōu)選的實施例并結合附圖詳細說明。
參見圖1，圖1是本發(fā)明的裝置的優(yōu)選結構圖，包括無線接收單元、頻率調(diào)整單元、組合信號處理器和組合定位處理器， 所述無線接收單元，用于從天線分別接收各路GPS信號和中國區(qū)域衛(wèi)星定位系統(tǒng)(CAPS)衛(wèi)星信號； 所述頻率調(diào)整單元，用于將接收到的各路GPS和CAPS無線衛(wèi)星信號分別混頻至相同的中心頻率、采樣頻率信號； 所述組合信號處理器，包括 信息運算單元，用于將各路所述混頻后的衛(wèi)星信號分別進行擴頻碼組的相關運算，并將相關運算后的相關結果進行傅立葉變換，通過變換后的結果獲得各路衛(wèi)星信號的信號模式、衛(wèi)星號、擴頻碼相位、載波多普勒頻點； 微調(diào)單元，用于利用所述信號模式、載波多普勒頻點對所述混頻后的信號進行頻率調(diào)整，將調(diào)整后的衛(wèi)星信號進行下變頻； 擴頻碼生成單元，用于利用所述信號模式、衛(wèi)星號、擴頻碼相位生成相應的擴頻碼； 解擴單元，用于將所述下變頻后的信號和所述相應的擴頻碼進行相關運算，利用相關值最大的擴頻碼序列解擴出衛(wèi)星信號中原始數(shù)據(jù)； 所述組合定位處理器器，包括 衛(wèi)星選擇單元，用于在GPS衛(wèi)星和CAPS衛(wèi)星的原始數(shù)據(jù)中選擇至少5顆衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)； 衛(wèi)星參數(shù)單元，用于從所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)中分別獲得選擇出的各顆衛(wèi)星相對接收機的測量偽距、坐標值； 接收機位置單元，用于將估計值、位置偏移量的值相加后得到接收機的位置值；并包括估計值設定模塊，用于設定接收機坐標值的估計值；位置偏移模塊，用于獲得所述估計值與所述接收機坐標值之間的位置偏移量的值； 運算單元，用于獲得所述接收機的坐標值與所述衛(wèi)星的坐標值之間的距離，將所述距離與所述衛(wèi)星系統(tǒng)時鐘偏移量之和作為所述測量偽距的條件下，獲得所述位置偏移量的值； 判斷單元，用于判斷所述位置偏移量的值是否小于預定閾值，如果小于，則將所述位置偏移量的值傳輸至所述位置偏移模塊；如果大于，則將本次獲得的接收機坐標值傳輸至所述估計值設定模塊作為再次運算的估計值。
下面詳細描述上述實施例中各個單元的功能，其中，無線接收單元在接收GPS信號和CAPS信號時，采用雙系統(tǒng)全向雙波段無源天線接收，無源天線中一個接收L波段的GPS信號，另一個C波段的CAPS信號，如圖2所示，兩個無源天線分別連接有低噪聲放大器(LNA)和濾波器組(BPF)。
GPS信號和CAPS信號經(jīng)過濾波后，發(fā)送至頻率調(diào)整單元進行混頻。頻率調(diào)整單元將接收到的各路GPS和CAPS無線衛(wèi)星信號分別混頻至相同的中心頻率、采樣頻率信號。
頻率調(diào)整單元進行混頻時采用如圖2所示的內(nèi)置的插值濾波模塊將所述GPS信號的采樣頻率經(jīng)過插值、濾波后，調(diào)整為與CAPS信號相同的采樣頻率。插值系數(shù)為10，將原先5.714MHz的采樣頻率調(diào)整為57.14MHz；帶通濾波的2個截止頻率分別為0.382MHz和2.428MHz，即1.405MHz±1.023MHz。
采用乘法器濾波模塊將所述CAPS信號的中心頻率與數(shù)控振蕩器產(chǎn)生的頻率相乘，并經(jīng)過濾波，調(diào)整為與GPS信號相同的中心頻率。通過數(shù)控振蕩器產(chǎn)生的頻率為12.585MHz(12.585＝13.99-1.405)的正弦信號與CAPS的中頻信號相乘，即混頻?；祛l后的信號具有高、低兩個頻率范圍，分別是1.405MHz±1.023MHz和26.575MHz±1.023MHz，其中的低頻分量部分是需要保留的，另一個高頻分量部分則是要濾除的。因此混頻后進行帶通濾波，2個截止頻率分別為0.382MHz和2.428MHz，即1.405MHz±1.023MHz，用于保留該范圍內(nèi)的信號。
通過上述兩個模塊的處理，GPS與CAPS信號均具有了相同的采樣頻率(57.14MHz)和相同的中心頻率(1.405MHz)。進行混頻后的GPS、CAPS信號傳送到組合信號處理器。
其中，信息運算單元將混頻后的各路衛(wèi)星信號，通過相應的擴頻碼進行相關運算。對于GPS信號，由于其系統(tǒng)內(nèi)具有32顆衛(wèi)星，因此，其擴頻碼具有32組。將混頻后的GPS信號進行下變頻后與32組擴頻碼進行相關運算，得到32組相關后的結果；對于CAPS信號，由于CAPS系統(tǒng)目前只有3顆衛(wèi)星，因此，其擴頻碼具有3組。將混頻后的CAPS信號進行下變頻后與3組擴頻碼進行相關運算，得到3組相關后的結果。
由于CAPS和GPS信號具有相同的導航電文速率(50bps)，相同的擴頻碼速率(1.023Mcps)，相同的擴頻碼周期(1ms)，CAPS衛(wèi)星信號所加載的擴頻碼序列也與GPS系統(tǒng)中的3組擴頻碼序列相同。因此，將得到的32組相關結果和3組相關結果，共35組相關結果進行快速傅立葉變換，得到當前信號的信號模式、衛(wèi)星號、擴頻碼相位和載波多普勒頻點。
由于地面接收機和衛(wèi)星之間的相對運動，會產(chǎn)生多普勒頻移，從而導致衛(wèi)星信號到達接收機時產(chǎn)生頻率變化。因此，微調(diào)單元利用信息運算單元獲得的信號模式、載波多普勒頻點對所述混頻后的信號進行頻率調(diào)整，將調(diào)整后的衛(wèi)星信號進行下變頻，從而補償衛(wèi)星信號在傳輸過程中頻移。
為后續(xù)保持擴頻碼穩(wěn)定的同步狀態(tài)，由擴頻碼生成單元利用所述信號模式、衛(wèi)星號、擴頻碼相位生成相應的擴頻碼同時，生成超前和滯后所述擴頻碼0.5個碼片的2個擴頻碼；當然，如果采用更高分辨率間隔的擴頻碼組，也可實現(xiàn)。
解擴單元將微調(diào)單元下變頻后的信號和擴頻碼生成單元生成的擴頻碼進行相關運算，即將3個擴頻碼與所述下變頻后的信號分別進行相關運算，利用相關值最大的擴頻碼序列解擴出衛(wèi)星信號中原始衛(wèi)星數(shù)據(jù)。
另外，如圖3所示，為增加所得到當前信號的信號模式、衛(wèi)星號、擴頻碼相位和載波多普勒頻點的正確性，本裝置的信息運算單元還連接擴頻碼反饋單元。擴頻碼反饋單元利用所述信息運算單元生成的所述擴頻碼相位生成相應的擴頻碼組。如果是GPS信號的，利用該擴頻碼相位重復產(chǎn)生進行相關運算擴頻碼；如果CAPS信號的，利用該擴頻碼相位重復產(chǎn)生進行相關運算擴頻碼。并將生成的擴頻碼反饋給信息運算單元。信息運算單元可進行多次相關運算，可有效保證得到當前信號的信號模式、衛(wèi)星號、擴頻碼相位和載波多普勒頻點的正確性。
組合信號處理器還可包括頻率反饋單元，與所述微調(diào)單元和所述解擴單元連接，從解擴單元得到的擴頻碼序列獲得CAPS/GPS衛(wèi)星信號的載波頻率反饋到微調(diào)單元，使微調(diào)單元通過載波頻率調(diào)整混頻后的信號，保持載波頻率的同步狀態(tài)。
組合信號處理器還可包括擴頻碼時鐘反饋單元，與所述擴頻碼生成單元和解擴單元連接，從解擴單元得到的擴頻碼序列獲得CAPS/GPS衛(wèi)星信號的擴頻碼時鐘反饋到擴頻碼生成單元，使擴頻碼生成單元通過反饋的時鐘生成擴頻碼序列，從而保證連續(xù)獲得衛(wèi)星信號使用的擴頻碼，以保證產(chǎn)生的擴頻碼序列與當前運行中的衛(wèi)星信號加載的擴頻碼序列始終一致。
GPS和CAPS信號經(jīng)過組合信號處理器數(shù)字化處理后，可獲得衛(wèi)星信號中所攜帶的數(shù)據(jù)，并由組合定位處理器進行處理，組合定位處理器收到數(shù)據(jù)后，先進行比特同步和幀同步后，由衛(wèi)星選擇單元從數(shù)據(jù)中選擇出至少2顆CAPS衛(wèi)星、至少3顆GPS衛(wèi)星的數(shù)據(jù)；或選擇至少3顆CAPS衛(wèi)星、至少2顆GPS衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。
由于組合定位處理器在獲得衛(wèi)星數(shù)據(jù)中的位置信息時，至少需要5顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，但如果選擇出5顆，即可實現(xiàn)處理，并得到衛(wèi)星數(shù)據(jù)中的位置信息。在選擇5顆衛(wèi)星時，組合定位處理器可通過如圖4所示的判斷模塊和篩選模塊進行衛(wèi)星的選擇。其中，判斷模塊判斷當前選擇衛(wèi)星的數(shù)目是否大于5顆，如果大于，則通過篩選模塊篩選出一顆衛(wèi)星，直至所選擇的衛(wèi)星數(shù)目等于5顆；篩選模塊接收到所述判斷模塊的觸發(fā)后，順序采用信噪比比較法、仰角比較法、距離比較法之一去除1顆衛(wèi)星。
采用信噪比比較法篩選衛(wèi)星時，根據(jù)前端得到的同相支路和正交支路的值近似求一段時間內(nèi)(比如0.5秒)信噪比低于3DB的衛(wèi)星，將其剔除。
采用仰角比較法篩選衛(wèi)星時，可在接收機已經(jīng)進行定位一次的時候，得到在接收機位置來看衛(wèi)星的仰角，剔掉仰角小于5度的衛(wèi)星。
采用距離比較法篩選衛(wèi)星時，可通過前5次的定位結果中的測量偽距和真實距離間的差值，把差值大的衛(wèi)星剔除，從而選出差值最小的5顆衛(wèi)星進行定位。
衛(wèi)星篩選單元篩選出5顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)后，由衛(wèi)星參數(shù)單元分別獲得選擇出的各顆衛(wèi)星相對接收機的測量偽距、坐標值。其中，獲得各顆衛(wèi)星的測量偽距時，首先在獲得某一時刻的衛(wèi)星信號時，獲得在該信號點在各顆衛(wèi)星的發(fā)送時間，以5顆衛(wèi)星為例，T1，T2，T3，T4，T5分別為接收機天線得到的對應該信號點在各顆衛(wèi)星上的發(fā)送時間。
由于衛(wèi)星發(fā)送的電文傳輸?shù)降孛嬉话阈枰?6毫秒左右的時延，故可以假設目前的觀測時間為(單位秒) 故各顆衛(wèi)星的偽距可以表示為ρi＝(T-Ti)*CC代表光速i＝1，2，3，4，5。
各顆衛(wèi)星的坐標位置可在所接收的信號中直接獲得。
在衛(wèi)星參數(shù)單元得出測量偽距、坐標值的過程中，接收機位置單元將估計值、位置偏移量的值相加后得到接收機的位置值；并由估計值設定模塊設定接收機坐標值的估計值；位置偏移模塊獲得所述估計值與所述接收機坐標值之間的位置偏移量的值； 其中，估計值是為精確計算接收機實際的坐標值而給定的接近于接收機坐標的值，位置偏移量為接收機實際的坐標值與估計值之間相差的量，可用δX表示位置偏移量。假設XR＝[xu，yu，zu，l1u，l2u]為接收機的實際位置，δX為接收機的實際位置與估計位置的相差的量，則XR＝X0+δX，其中，X0＝[x0，y0，z0，l10，l20。其中，l1＝ctu、l2＝ctGC，則tu為接收機時鐘相對GPS系統(tǒng)時的鐘差，c為光速；tGC為GPS和CAPS系統(tǒng)時鐘差的差值；而l10、l20和l1u、l2u分別表示在不同的坐標位置下的差值。
通過上述這些參數(shù)，由運算單元獲得所述接收機的坐標值與所述衛(wèi)星的坐標值之間的距離，將所述距離與所述衛(wèi)星系統(tǒng)時鐘偏移量之和作為所述測量偽距的條件下，獲得所述位置偏移量的值。獲得位置偏移量的值的過程可通過下面的公式獲得 GPS、CAPS測量偽距可表示為 其中，i為觀測的GPS衛(wèi)星序號，ρi表示該顆GPS衛(wèi)星與接收機之間的測量偽距；j為觀測的CAPS衛(wèi)星序號，ρj表示該顆CAPS衛(wèi)星與接收機之間的測量偽距。(xu，yu，zu)為接收機的坐標值， 設(Xu、Yu、Zu)為接收機的三維位置坐標，(xi，yi，zi)和(xj，yj，zj)為衛(wèi)星i、j在地心空間直角坐標系中的三維坐標，tu為接收機時鐘相對GPS系統(tǒng)時的鐘差，c為光速；tGC為GPS和CAPS系統(tǒng)時鐘差的差值；即tu+tGC可以看作接收機時鐘相對于CAPS系統(tǒng)的鐘差。i＝1、2...n；j＝n+1、n+2...n+m；n、m為經(jīng)過選星后可用的GPS、CAPS衛(wèi)星的序號。
設X0＝[x0，y0，z0，l10，l20]為接收機的估計位置，將上式在X0處泰勒展開，得到 假設XR＝[xu，yu，zu，l1u，l2u]為接收機的實際位置，δX為接收機的實際位置與估計位置的相差的量。將上式中包括2次項在內(nèi)的高次項忽略后有 得到 δρi＝(hi)T.δX δρj＝(hj)T.δX 其中， 由于共有5個未知量所以應至少得到5顆可用的GPS和CAPS衛(wèi)星，可以得到 δρ＝H.δX 其中 δX＝(HTH)-1HTδρ 通過上面的矩陣方程，可得出位置偏移量的值。由判斷單元判斷該位置偏移量的值是否小于預定閾值，如果小于，則將所述位置偏移量的值傳輸至位置偏移模塊；如果大于，則將本次獲得的接收機坐標值傳輸至估計值設定模塊作為再次運算的估計值，直到滿足小于預定的閾值，以滿足位置要求。
最后，由接收機位置單元將估計值設定模塊中的估計值和位置偏移模塊中的位置偏移量的值相加后得到接收機的實際位置值。
本發(fā)明中混合衛(wèi)星模式下的定位接收機，采用兩種衛(wèi)星定位系統(tǒng)進行定位，具有定位準確，且由于CAPS系統(tǒng)只有3顆定位衛(wèi)星，因此，在與CPS系統(tǒng)進行定位時，與GPS/GLONASS系統(tǒng)相比定位參數(shù)較少，定位過程簡單，其硬件實現(xiàn)上更加容易，避免采用更多的相關器，使定位接收機的體積更小。
對于本發(fā)明各個實施例中所闡述的裝置，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種混合衛(wèi)星模式的定位接收機，其特征在于，包括無線接收單元、頻率調(diào)整單元、組合信號處理器和組合定位處理器，
所述無線接收單元，用于從天線分別接收各路GPS信號和中國區(qū)域衛(wèi)星定位系統(tǒng)CAPS衛(wèi)星信號；
所述頻率調(diào)整單元，用于將接收到的各路GPS和CAPS無線衛(wèi)星信號分別混頻至相同的中心頻率、采樣頻率信號；
所述組合信號處理器，包括
信息運算單元，用于將各路所述混頻后的衛(wèi)星信號分別進行擴頻碼組的相關運算，并將相關運算后的相關結果進行傅立葉變換，通過變換后的結果獲得各路衛(wèi)星信號的信號模式、衛(wèi)星號、擴頻碼相位、載波多普勒頻點；
微調(diào)單元，用于利用所述信號模式、載波多普勒頻點對所述混頻后的信號進行頻率調(diào)整，將調(diào)整后的衛(wèi)星信號進行下變頻；
擴頻碼生成單元，用于利用所述信號模式、衛(wèi)星號、擴頻碼相位生成相應的擴頻碼；
解擴單元，用于將所述下變頻后的信號和所述相應的擴頻碼進行相關運算，利用相關值最大的擴頻碼序列解擴出衛(wèi)星信號中原始數(shù)據(jù)；
所述組合定位處理器，包括
衛(wèi)星選擇單元，用于在GPS衛(wèi)星和CAPS衛(wèi)星的原始數(shù)據(jù)中選擇至少5顆衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)；
衛(wèi)星參數(shù)單元，用于從所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)中分別獲得選擇出的各顆衛(wèi)星相對接收機的測量偽距、坐標值；
接收機位置單元，用于將估計值、位置偏移量的值相加后得到接收機的位置值；并包括估計值設定模塊，用于設定接收機坐標值的估計值；位置偏移模塊，用于獲得所述估計值與所述接收機坐標值之間的位置偏移量的值；
運算單元，用于獲得所述接收機的坐標值與所述衛(wèi)星的坐標值之間的距離，將所述距離與所述衛(wèi)星系統(tǒng)時鐘偏移量之和作為所述測量偽距的條件下，獲得所述位置偏移量的值；
判斷單元，用于判斷所述位置偏移量的值是否小于預定閾值，如果小于，則將所述位置偏移量的值傳輸至所述位置偏移模塊；如果大于，則將本次獲得的接收機坐標值傳輸至所述估計值設定模塊作為再次運算的估計值。
2.根據(jù)權利要求1所述的定位接收機，其特征在于，所述無線接收單元包括
用于接收GPS衛(wèi)星信號的無源天線和用于接收CAPS衛(wèi)星信號的無源天線；
所述無源天線連接低噪聲放大器和濾波器組。
3.根據(jù)權利要求1所述的定位接收機，其特征在于，所述頻率調(diào)整單元包括
插值濾波模塊，用于將所述GPS信號的采樣頻率經(jīng)過插值、濾波后，調(diào)整為與CAPS信號相同的采樣頻率；
乘法器濾波模塊，用于將所述CAPS信號的中心頻率與數(shù)控振蕩器產(chǎn)生的頻率相乘，并經(jīng)過濾波，調(diào)整為與GPS信號相同的中心頻率。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括
擴頻碼反饋單元，用于利用所述信息運算單元生成的所述擴頻碼相位生成相應的擴頻碼組；
所述信息運算單元，還用于并將各路所述混頻后的衛(wèi)星信號與所述相應的擴頻碼組進行相關運算。
5.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括
頻率反饋單元，用于通過所述下變頻后的信號和所述相應的擴頻碼進行相關運算結果獲得載波頻率，并反饋至所述微調(diào)單元；
所述微調(diào)單元，還用于利用所述載波頻率、信號模式、載波多普勒頻點對所述混頻后的信號進行頻率調(diào)整；
擴頻碼時鐘反饋單元，用于通過所述下變頻后的信號和所述相應的擴頻碼進行相關運算結果獲得擴頻碼時鐘，并反饋至所述擴頻碼生成單元；
所述擴頻碼生成單元，還用于利用所述擴頻碼時鐘、信號模式、衛(wèi)星號、擴頻碼相位生成相應的擴頻碼。
6.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述擴頻碼生成單元生成擴頻碼的過程包括利用所述信號模式、衛(wèi)星號、擴頻碼相位生成相應的擴頻碼同時，生成超前和滯后所述擴頻碼0.5個碼片的2個擴頻碼；
所述解擴單元進行相關運算的過程包括將所述3個擴頻碼與所述下變頻后的信號分別進行相關運算。
7.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述衛(wèi)星選擇單元，選擇至少2顆CAPS衛(wèi)星、至少3顆GPS衛(wèi)星；或選擇至少3顆CAPS衛(wèi)星、至少2顆GPS衛(wèi)星。
8.根據(jù)權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述運算單元，將所述距離與所述衛(wèi)星系統(tǒng)時鐘偏移量之和作為所述測量偽距的過程包括
所述衛(wèi)星為GPS衛(wèi)星時，獲得GPS衛(wèi)星系統(tǒng)時鐘偏移量，將所述距離與所述GPS衛(wèi)星系統(tǒng)時鐘偏移量之和作為所述測量偽距；
所述衛(wèi)星為CAPS衛(wèi)星時，獲得GPS衛(wèi)星時鐘偏移量、GPS與CAPS衛(wèi)星時鐘偏移量，將所述距離與所述GPS衛(wèi)星時鐘偏移量、GPS與CAPS衛(wèi)星時鐘偏移量之和作為所述測量偽距。
9.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述衛(wèi)星選擇單元選擇衛(wèi)星的數(shù)目為5顆，包括
判斷模塊，用于判斷當前選擇衛(wèi)星的數(shù)目是否大于5顆，如果大于，則通過篩選模塊篩選出一顆衛(wèi)星，直至所選擇的衛(wèi)星數(shù)目等于5顆；
篩選模塊，用于接收到所述判斷模塊的觸發(fā)后，順序采用信噪比比較法、仰角比較法、距離比較法之一去除1顆衛(wèi)星。
10.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述衛(wèi)星參數(shù)單元獲得各顆衛(wèi)星相對接收機的測量偽距的過程包括
在同一時刻下，獲得所述各顆衛(wèi)星發(fā)送信號的發(fā)送時間，獲得所有發(fā)送時間的平均時間，將衛(wèi)星與地球之間的時延、與所述平均時間的和作為相對時間；
獲得各顆衛(wèi)星的發(fā)送時間與相對時間的時間差，利用所述時間差與光速的乘積作為所述測量偽距。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合衛(wèi)星模式的定位接收機，涉及通信技術領域，包括無線接收單元、頻率調(diào)整單元、組合信號處理器和組合定位處理器，所述無線接收單元，用于從天線分別接收各路GPS信號和CAPS衛(wèi)星信號；所述頻率調(diào)整單元，用于將接收到的各路GPS和CAPS無線衛(wèi)星信號分別混頻至相同的中心頻率、采樣頻率信號；所述組合信號處理器用于將衛(wèi)星信號進行解碼，得到衛(wèi)星數(shù)據(jù)；所述組合定位處理器用于通過解碼后的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行運算，得到定位接收機的位置數(shù)據(jù)。本發(fā)明中混合衛(wèi)星模式下的定位接收機，采用兩種衛(wèi)星定位系統(tǒng)進行定位，具有定位準確，定位參數(shù)較少，其硬件實現(xiàn)上更加容易，避免采用更多的相關器，使定位接收機的體積更小。
文檔編號G01S19/33GK101150352SQ200710047958
公開日2008年3月26日 申請日期2007年11月8日 優(yōu)先權日2007年11月8日
發(fā)明者超 余, 陸星海, 李國通, 楊詩明, 賈廣沂 申請人:上海伽利略導航有限公司