專利名稱：Gnss信號采集試驗中保證數(shù)據(jù)量化正確的模擬中頻電平調整方法
技術領域：
本發(fā)明屬于信號處理技術領域，涉及一種GNSS信號采集試驗中保證數(shù)據(jù)量化 正確的模擬中頻電平調整方法。
背景技術：
GNSS信號采集試驗的目的是采集GNSS數(shù)字中頻信號。GNSS信號采集試驗 系統(tǒng)一般包括有GNSS天線1 ，下變頻模塊2、 A/D模塊3和采集模塊4，如圖1 所示。GNSS天線1將接收到的射頻信號,經過下變頻模塊2成為模擬中頻信號/2; 模擬中頻信號/2經由A/D模塊3量化后輸出數(shù)字中頻信號/3 ，該數(shù)字中頻信號/3經 采集模塊4編碼后鎖存在采集模塊4中。
在如圖1所示的GNSS信號采集試驗系統(tǒng)中，下變頻模塊2將接收到的射頻信 號乂轉化為模擬中頻信號/2 ，該模擬中頻信號/2需要進行由A/D模塊3進行量化， 其中A/D量化的電平是固定的，為了補償由于下變頻模塊2引起的電平漂移，保證 量化輸出電平正確，需要對下變頻模塊2輸出的模擬中頻信號/2作調整。
在GNSS信號采集試驗中，模擬中頻電平調整方法不可能依據(jù)示波器顯示的中 頻信號的幅度邊、觀察邊進行調整。第一，這樣沒有考慮到A/D量化電平漂移的影 響；第二，模擬中頻信號上疊加有噪聲，信噪比很低，不容易觀察準確。
傳統(tǒng)的GNSS信號采集試驗中模擬中頻電平一般不經過調整。若不對模擬中頻 電平進行調整，則A/D量化電平漂移或者輸出的模擬中頻信號的電平漂移會造成信 號處理的信噪比損失。 發(fā)明 內 容
為了解決在GNSS信號采集試驗中，由于下變頻模塊2的量化產生的電平漂移 給模擬中頻信號/2引入的信噪比損失，本發(fā)明提出GNSS信號釆集試驗中保證數(shù)據(jù) 量化正確的*莫擬中頻電平調整方法。
3本發(fā)明的一種GNSS信號采集試驗中保證數(shù)據(jù)量化正確的模擬中頻電平調整方 法，該GNSS信號采集試驗系統(tǒng)由GNSS天線，下變頻模塊、A/D模塊、采集模塊 和PC機組成；
該PC機中存儲有中頻調整信息提取模塊，中頻調整信息提取模塊對接收的數(shù)字 中頻信號碼流/4進行的處理步驟為
第一步，對量化電平數(shù)的個數(shù)進行統(tǒng)計
A/D模塊釆用1 bit量化，A/D模塊輸出的數(shù)字中頻信號/3的碼流由碼流0和 碼流1組成，其中，將碼流0譯碼成一 1量化電平數(shù)，碼流1譯碼成+1量化電平數(shù); 統(tǒng)計在一個釆集時間r內，一1量化電平數(shù)的個數(shù)，即一l的個數(shù)W(-1); 統(tǒng)計在一個采集時間r內，+1量化電平數(shù)的個數(shù)，即+ l的個數(shù)AT(+l); 量化電平數(shù)的總數(shù)據(jù)個數(shù)記為wr = w(-;
第二步，計箅各個量化電平的數(shù)據(jù)的個數(shù)占總數(shù)據(jù)個數(shù)的比例
一l的個數(shù)W(-1)占總數(shù)據(jù)個數(shù)i^的比例為Pi-^^;
+ 1的個數(shù)w(+i)占總數(shù)據(jù)個數(shù)~的比例為尸+1 =^^;
第三步，獲得調整中頻信號的依據(jù)
當i尸—廣尸+1|^8%時，結束GNSS信號采集試驗；
當ld-尸+1|>8%時，對下變頻模塊輸出的模擬中頻信號/2進行調整，其對下變 頻模塊的調整量是由h(i^-尸+1)來確定的，A表示比例系數(shù)，其取值為0.2V; 當-為正數(shù)時，上調模擬中頻信號/2輸出的電平； 當-為負數(shù)時，下調模擬中頻信號/2輸出的電平。 本發(fā)明的GNSS信號釆集試驗中保證數(shù)據(jù)量化正確的模擬中頻電平調整方法的 優(yōu)點在于
(1) 利用PC機作為載體，采用中頻調整信息提取模塊對采集模塊4輸出的 數(shù)字中頻信號碼流/4進行數(shù)字化手段的分析，能夠有效地獲得各個量化電平的個數(shù)， 充分考慮了模擬中頻信號信噪比低，單純依靠觀察不容易觀察準確的情況。
(2) 采用中頻調整信息提取模塊對各個量化電平的個數(shù)進行了記錄，為計算 各個量化電平的數(shù)據(jù)的個數(shù)占總數(shù)據(jù)數(shù)的比例提供了依據(jù)。(3) 采用Matlab 7.0軟件編寫中頻調整信息提取模塊，語言簡單，計算效率高。
(4) 對采集模塊4輸出的數(shù)字中頻信號碼流/4進行數(shù)字化手段的分析。該模 塊能夠充分地考慮A/D模塊3量化電平漂移造成的影響。


圖1是傳統(tǒng)的GNSS信號釆集試驗系統(tǒng)的結構框圖。
圖2是本發(fā)明的GNSS信號采集試驗系統(tǒng)的結構框圖。
圖3是本發(fā)明利用的PC機中存儲的中頻調整信息提取模塊顯示的界面。
具體實施例方式
下面將結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
為了解決在GNSS信號采集試驗系統(tǒng)中，由于A/D樣塊3的量化產生的電平漂 移給數(shù)字中頻信號/3引入的信噪比損失，本發(fā)明提供一種在采集模塊4的輸出端上 連接一PC機，且該PC機中存儲有中頻調整信息提取模塊。
請參見圖2所示，本發(fā)明的GNSS信號采集試驗系統(tǒng)由GNSS天線1，下變頻 模塊2、 A/D模塊3、采集模塊4和PC機5組成。
GNSS夭線1將接收到的射頻信號力經過下變頻模塊2成為模擬中頻信號/2;模 擬中頻信號/2經由A/D模塊3量化后輸出數(shù)字中頻信號/3,該數(shù)字中頻信號/3經釆 集模塊4編碼鎖存后輸出數(shù)字中頻信號碼流/4給PC機5;該數(shù)字中頻信號碼流厶在 PC機5的中頻調整信息提取模塊中迸行概率統(tǒng)計獲得模擬中頻信號/2的調整信息/5 。
所述中頻調整信息提取模塊采用Matlab 7.0軟件編寫。
PC機的最低配置為CPU 2GHz，內存2GB，硬盤IOGB;操作系統(tǒng)為windows 2000/2003/XP。
參見圖3所示，在本發(fā)明中，中頻調整信息提取模塊對接收的數(shù)字中頻信號碼 流厶進行的處理步驟為
第一步，對量化電平數(shù)的個數(shù)進行統(tǒng)計
在本發(fā)明中，A/D模塊3采用lbit量化，A/D模塊3輸出的數(shù)字中頻信號/3 的碼流由碼流0和碼流1組成，其中，將碼流0譯碼成一 1量化電平數(shù)，碼流1譯 碼成+l量化電平數(shù)；統(tǒng)計在一個采集時間r內，一i量化電平數(shù)的個數(shù)，該一i量化電平數(shù)的個數(shù)記
為W(-1)，簡稱為一l的個數(shù)W(-1);
統(tǒng)計在一個采集時間r內，+1量化電平數(shù)的個數(shù)，該+i量化電平數(shù)的個數(shù)記
為W(+1),簡稱為+ l的個數(shù)W(+1);
量化電平數(shù)的總數(shù)據(jù)個數(shù)記為A^ =7V(_1) + W(+1);
在本發(fā)明中，采集時間r由發(fā)明人自行設定，可以是1秒、10秒、30秒、60 秒或600秒。
第二步，計算各個量化電平的數(shù)據(jù)的個數(shù)占總數(shù)據(jù)個數(shù)的比例
一l的個數(shù)iV(-l)占總數(shù)據(jù)個數(shù)A^的比例為/^ =^^,簡稱為一1的個數(shù)比例
尸=腦.
_1 ，
+ 1的個數(shù)W(+1)占總數(shù)據(jù)個數(shù)^的比例為尸+1 =^^，簡稱為+ 1的個數(shù)比例
第三步，獲得調整中頻信號的依據(jù)
當l尸一-尸+1|^8%時，結束GNSS信號采集試驗；
當l尸-廣^k8y。時，對下變頻模塊2輸出的模擬中頻信號/2進行調整，其對下 變頻模塊2的調整量是由h(尸—廣i^)來確定的，A表示比例系數(shù)，其取值為0.2V。
在本發(fā)明中，h(尸一-P+》為正數(shù)時，將模擬中頻信號/2輸出的電平調大(上調 電平)；,-d)為負數(shù)時，將模擬中頻信號/2輸出的電平調小(下調電平)。
實施例1 :
依據(jù)圖2、圖3所示的本發(fā)明的GNSS信號采集試驗系統(tǒng)進行模擬中頻信號/2的 調節(jié)過程為
第一次調整，在采集時間r-30秒內，如果PC機的顯示器中顯示的中頻調整信 息提取模塊界面計算得到的量化電平數(shù)出現(xiàn)P+1 = 30%、 & = 70%情況時 Id-尸+i卜40。/。， 40%>8%，則應該對下變頻模塊2輸出的模擬中頻信號/2的調整大
小為,-=0.08V，即模擬中頻信號力的電平需要上調0.08V。
經第一次調整后，由于—1的個數(shù)比例&與+1的個數(shù)比例尸+1之差的絕對值大于 8%，因此需要進行第二次或者第三次的調整，直至滿足|尸—,-尸」S8。/。才能結束GNSS
信號采集試驗。第二次調整，在采集時間r-30秒內，如果pc機的顯示器中顯示的中頻調整信
息提取模塊界面計箅得到的量化電平數(shù)出現(xiàn)尸+1=40%、 ^-60o/。情況時 |戶—廣尸」-200/。， 20%>8%,則應該對下變頻模塊2輸出的模擬中頻信號/2的調整大 小為"(尸—,=0.04V，即模擬中頻信號/2的電平需要上調0.04V。
第三次調整，在采集時間r-30秒內，如果PC機的顯示器中顯示的中頻調整信 息提取模塊界面計箅得到的量化電平數(shù)出現(xiàn)尸+1=49%、尸一-51o/。情況時 尸+1| = 2%， 2%<8%，則結束試驗。
在整個的調整過程中，發(fā)明人利用PC機中存儲的中頻調整信息提取模塊顯示的 界面(如圖3所示)進行采集時間r的設定，通過界面直觀在進行"參數(shù)設置"，在 點擊"采集開始"至采集時間結束后，界面中的多個方塊中會顯示相關的參數(shù)信息， 然后點擊"調整判斷"則有上調電壓和下調電壓的參數(shù)顯示，當滿足l尸一,-尸+1卜8%時，
結束GNSS信號采集試驗。 實施例2 :
依據(jù)圖2、圖3所示的本發(fā)明的GNSS信號采集試驗系統(tǒng)進行模擬中頻信號/2的 調節(jié)過程為
第一次調整，在采集時間段r-io秒內，如果pc機的顯示器中顯示的中頻調整
信息提取模塊界面計箅得到的量化電平數(shù)出現(xiàn)尸+1 =55%、 & =45%情況時 |尸—廣尸+1| = 10%， 10%>8%，則對下變頻模塊2輸出的模擬中頻信號/2的調整大小為 卜(尸一-=—0.02V，即模擬中頻信號/2的電平需要下調0.02V。
第二次調整，在采集時間段r-30秒內，如果PC機的顯示器中顯示的中頻調整 信息提取模塊界面計算得到的量化電平數(shù)出現(xiàn)尸+1 =48%、 & =52%情況時 尸+1| = 4%， 4%^8%，則結束試驗。
在本發(fā)明中，利用PC機作為載體，應用如圖3所示的中頻調整信息提取模塊的界 面進行直觀數(shù)字信息顯示。本發(fā)明采用中頻調整信息提取模塊對采集模塊4輸出的數(shù) 字中頻信號碼流/4進行數(shù)字化手段的分析，能夠有效地獲得各個量化電平的個數(shù)， 充分考慮了模擬中頻信號信噪比低，單純依靠觀察不容易觀察準確的情況。同時，采 用中頻調整信息提取模塊對各個量化電平的個數(shù)進行了記錄，為計箅各個量化電平的 數(shù)據(jù)的個數(shù)占總數(shù)據(jù)數(shù)的比例提供了依據(jù)。
權利要求
1、一種GNSS信號采集試驗中保證數(shù)據(jù)量化正確的模擬中頻電平調整方法，其特征在于該GNSS信號采集試驗系統(tǒng)由GNSS天線(1)，下變頻模塊(2)、A/D模塊(3)、采集模塊(4)和PC機(5)組成；其中，該PC機(5)中存儲有中頻調整信息提取模塊；GNSS天線(1)將接收到的射頻信號f1經過下變頻模塊(2)成為模擬中頻信號f2；模擬中頻信號f2經由A/D模塊(3)量化后輸出數(shù)字中頻信號f3，該數(shù)字中頻信號f3經采集模塊(4)編碼鎖存后輸出數(shù)字中頻信號碼流f4給PC機(5)；該數(shù)字中頻信號碼流f4在PC機(5)的中頻調整信息提取模塊中進行概率統(tǒng)計獲得模擬中頻信號f2的調整信息f5；中頻調整信息提取模塊對接收的數(shù)字中頻信號碼流f4進行的處理步驟為第一步，對量化電平數(shù)的個數(shù)進行統(tǒng)計A/D模塊(3)采用1bit量化，A/D模塊(3)輸出的數(shù)字中頻信號f3的碼流由碼流0和碼流1組成，其中，將碼流0譯碼成-1量化電平數(shù)，碼流1譯碼成+1量化電平數(shù)；統(tǒng)計在一個采集時間T內，-1量化電平數(shù)的個數(shù)，即-1的個數(shù)N(-1)；統(tǒng)計在一個采集時間T內，+1量化電平數(shù)的個數(shù)，即+1的個數(shù)N(+1)；量化電平數(shù)的總數(shù)據(jù)個數(shù)記為NT＝N(-1)+N(+1)；第二步，計算各個量化電平的數(shù)據(jù)的個數(shù)占總數(shù)據(jù)個數(shù)的比例-1的個數(shù)N(-1)占總數(shù)據(jù)個數(shù)NT的比例為<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>P</mi> <mrow><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>N</mi><mrow> <mo>(</mo> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>T</mi> </msub></mfrac><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2009100891250002C1.tif" wi="22" he="10" top= "164" left = "114" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>+1的個數(shù)N(+1)占總數(shù)據(jù)個數(shù)NT的比例為<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>P</mi> <mrow><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>N</mi><mrow> <mo>(</mo> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>T</mi> </msub></mfrac><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0002" file="A2009100891250002C2.tif" wi="22" he="10" top= "176" left = "114" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>第三步，獲得調整中頻信號的依據(jù)當|P-1-P+1|≤8％時，結束GNSS信號采集試驗；當|P-1-P+1|＞8％時，對下變頻模塊(2)輸出的模擬中頻信號f2進行調整，其對下變頻模塊(2)的調整量是由k·(P-1-P+1)來確定的，k表示比例系數(shù)，其取值為0.2V；當k·(P-1-P+1)為正數(shù)時，上調模擬中頻信號f2輸出的電平；當k·(P-1-P+1)為負數(shù)時，下調模擬中頻信號f2輸出的電平。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種GNSS信號采集試驗中保證數(shù)據(jù)量化正確的模擬中 頻電平調整方法，其特征在于采集時間r是指1秒、10秒、30秒、60秒或 600秒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種GNSS信號采集試驗中保證數(shù)據(jù)量化正確的模擬中頻電平調整方法，該GNSS信號采集試驗系統(tǒng)由GNSS天線，下變頻模塊、A/D模塊、采集模塊和PC機組成；該PC機中存儲有中頻調整信息提取模塊；GNSS天線將接收到的射頻信號f₁經過下變頻模塊成為模擬中頻信號f₂；模擬中頻信號f₂經由A/D模塊量化后輸出數(shù)字中頻信號f₃，該數(shù)字中頻信號f₃經采集模塊編碼鎖存后輸出數(shù)字中頻信號碼流f₄給PC機；該數(shù)字中頻信號碼流f₄在PC機的中頻調整信息提取模塊中進行概率統(tǒng)計獲得模擬中頻信號f₂的調整信息f₅。中頻調整信息提取模塊對接收的數(shù)字中頻信號碼流f₄進行數(shù)字化手段的分析，能夠有效地獲得各個量化電平的個數(shù)，充分考慮了模擬中頻信號信噪比低，單純依靠觀察不容易觀察準確的情況。
文檔編號G01S1/02GK101620264SQ20091008912
公開日2010年1月6日 申請日期2009年8月4日 優(yōu)先權日2009年8月4日
發(fā)明者姚彥鑫, 婷 張, 琳 張, 張其善, 張孟陽, 楊東凱, 王建明 申請人:北京航空航天大學;航天恒星科技有限公司