專利名稱：Gps接收機(jī)射頻前端和基帶處理的反饋控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位裝置。本發(fā)明也涉及一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法。
背景技術(shù)：
GPS接收機(jī)的基本方法包括天線部分、射頻前端部分、基帶處理部分和導(dǎo)航解算 部分。天線部分實(shí)現(xiàn)微弱的GPS信號(hào)的接收；射頻前端部分實(shí)現(xiàn)信號(hào)的功率放大、噪聲濾 除、頻率轉(zhuǎn)換，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換；基帶處理部分實(shí)現(xiàn)信號(hào)的捕獲、跟蹤，以及位同步等；導(dǎo)航解 算部分根據(jù)得到的碼相位，多普勒頻移，導(dǎo)航電文等信息計(jì)算定位結(jié)果。其中，射頻前端的 采樣頻率會(huì)直接影響到模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的中頻數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)率和信號(hào)載噪比，不同采樣 頻率得到的中頻數(shù)字信號(hào)將會(huì)影響基帶處理部分的運(yùn)算量和靈敏度。采用低的采樣頻率， 捕獲速度得到提高，信號(hào)的載噪比卻下降，一般可適用于高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的GPS接收機(jī)；而采 用高的采樣頻率，得到的信號(hào)載噪比較高，捕獲的速度卻受到限制，一般可適用于弱信號(hào)環(huán) 境下的GPS接收機(jī)。GPS接收機(jī)的工作環(huán)境通常是不斷變化的，傳統(tǒng)的硬件接收機(jī)和目前的軟件接收 機(jī)均無法實(shí)時(shí)的根據(jù)捕獲信號(hào)的質(zhì)量來調(diào)整射頻前端的信號(hào)處理，因此在GPS軟件接收機(jī) 的基礎(chǔ)上增加一個(gè)根據(jù)捕獲結(jié)果和載噪比估計(jì)值協(xié)調(diào)控制射頻前端采樣頻率的反饋回路， 就可以同時(shí)兼顧捕獲時(shí)間和捕獲靈敏之間的關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)GPS接收機(jī)根據(jù)工作環(huán)境的不 同實(shí)時(shí)調(diào)整射頻前端的信號(hào)處理策略。然而目前的GPS接收機(jī)僅有射頻前端到基帶處理的 正向通路，難以進(jìn)行采樣頻率的協(xié)調(diào)控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種通過從基帶處理部分得到的衛(wèi)星信號(hào)捕獲結(jié)果和載 噪比估計(jì)值，調(diào)整射頻前端ADC的采樣頻率，進(jìn)而影響輸入到基帶處理部分的中頻數(shù)字信 號(hào)的數(shù)據(jù)率和載噪比的GPS接收機(jī)射頻前端和基帶處理的反饋控制裝置。本發(fā)明的目的還 在于提供一種GPS接收機(jī)射頻前端和基帶處理的反饋控制方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的GPS接收機(jī)射頻前端和基帶處理的反饋控制裝置包括將射頻前端中頻 數(shù)字信號(hào)送入基帶處理的前向通路；還包括一個(gè)根據(jù)捕獲結(jié)果和載噪比估計(jì)值調(diào)節(jié)射頻前 端采樣頻率的反饋回路；所述反饋回路由捕獲結(jié)果、載噪比估計(jì)模塊，協(xié)調(diào)控制模塊和采樣 頻率生成模塊組成。本發(fā)明的GPS接收機(jī)射頻前端和基帶處理的反饋控制方法為在將射頻前端中頻數(shù)字信號(hào)送入基帶處理的前向通路上，設(shè)置一個(gè)根據(jù)捕獲結(jié)果 和載噪比估計(jì)值調(diào)節(jié)射頻前端采樣頻率的反饋回路；該反饋回路包括捕獲結(jié)果、載噪比估 計(jì)模塊，協(xié)調(diào)控制模塊和采樣頻率生成模塊；捕獲結(jié)果、載噪比估計(jì)模塊將通過基帶處理部 分得到的捕獲衛(wèi)星數(shù)量，以及捕獲載噪比信息，送入到協(xié)調(diào)控制裝置，同時(shí)計(jì)算合適的采樣 頻率，頻率生成裝置則應(yīng)用FPGA和其它可編程控制平臺(tái)中編寫的倍頻和分頻程序生成所
3需要的采樣頻率，將該頻率送入射頻前端。本發(fā)明提出了一種GPS接收機(jī)射頻前端部分和基帶處理部分之間的反饋控制裝 置及方法，在射頻前端部分和基帶處理部分增加了根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)捕獲結(jié)果和載噪比估計(jì)值 協(xié)調(diào)控制射頻前端采樣頻率的反饋回路，通過從基帶處理部分得到的衛(wèi)星信號(hào)捕獲結(jié)果和 載噪比估計(jì)值，調(diào)整射頻前端ADC的采樣頻率，進(jìn)而影響輸入到基帶處理部分的中頻數(shù)字 信號(hào)的數(shù)據(jù)率和載噪比。本發(fā)明增加的反饋控制回路包括捕獲結(jié)果、載噪比估計(jì)裝置，協(xié) 調(diào)控制裝置和采樣頻率生成裝置。本發(fā)明能廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)有的基于FPGA和其它可編程控制硬件平臺(tái)的軟件接收 機(jī)的研究和開發(fā)，在不增加硬件成本的前提下，通過FPGA的軟件即可構(gòu)建射頻前端部分和 基帶處理部分的協(xié)調(diào)控制反饋回路。此外，本發(fā)明的射頻前端和基帶處理之間反饋控制方 法適用于美國的GPS、中國的COMPASS、以及歐洲的Galileo等全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的軟件接 收機(jī)設(shè)計(jì)中。


圖1是本發(fā)明的基本方法圖；圖2是射頻前端和基帶處理平臺(tái)的連接示意圖；圖3是協(xié)調(diào)控制裝置的流程圖；圖4是本發(fā)明利用先倍頻，后分頻實(shí)現(xiàn)頻率生成裝置的原理圖；圖5是本發(fā)明利用先分頻，后倍頻實(shí)現(xiàn)頻率生成裝置的原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述結(jié)合圖1，本發(fā)明在現(xiàn)有的基于FPGA和其它可編程控制硬件平臺(tái)的軟件接收機(jī)框 架下，設(shè)計(jì)了一種射頻前端部分和基帶處理部分之間的反饋控制裝置及方法。在傳統(tǒng)的將 射頻前端中頻數(shù)字信號(hào)送入基帶處理的前向通路的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)根據(jù)捕獲結(jié)果和載噪 比估計(jì)值調(diào)節(jié)射頻前端采樣頻率的反饋回路，包括捕獲結(jié)果、載噪比估計(jì)裝置，協(xié)調(diào)控制 裝置和采樣頻率生成裝置。本發(fā)明的具體控制流程為將通過基帶處理部分得到的捕獲衛(wèi)星數(shù)量，以及捕獲 載噪比信息，送入到協(xié)調(diào)控制裝置，同時(shí)計(jì)算合適的采樣頻率，頻率生成裝置則應(yīng)用FPGA 和其它可編程控制平臺(tái)中編寫的倍頻和分頻程序生成所需要的采樣頻率，將該頻率送入射 頻前端。本發(fā)明中選擇的射頻前端裝置需要具有和基帶處理裝置進(jìn)行時(shí)鐘頻率交互的功 能，如典型射頻前端芯片Maxim公司的MAX2741，和后續(xù)的基帶處理平臺(tái)之間可以通過SPI 總線的形式實(shí)現(xiàn)通訊。如3所示，SPI總線包括串行時(shí)鐘線接口 SCLK，低電平有效的從機(jī)選 擇線/CS，主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線SDI，和主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線SD0。本發(fā)明的衛(wèi)星信號(hào)捕獲結(jié)果、載噪比估計(jì)裝置的實(shí)施包括①通過捕獲結(jié)果判斷 可見衛(wèi)星數(shù)量；②根據(jù)公式(1)估計(jì)信號(hào)載噪比值。CZN0 = SNR- IOlg(Tcoh)(1)
權(quán)利要求
1.一種GPS接收機(jī)射頻前端和基帶處理的反饋控制裝置，包括將射頻前端中頻數(shù)字信 號(hào)送入基帶處理的前向通路；其特征是還包括一個(gè)根據(jù)捕獲結(jié)果和載噪比估計(jì)值調(diào)節(jié)射 頻前端采樣頻率的反饋回路；所述反饋回路由捕獲結(jié)果、載噪比估計(jì)模塊，協(xié)調(diào)控制模塊和 采樣頻率生成模塊組成。
2.—種GPS接收機(jī)射頻前端和基帶處理的反饋控制方法，其特征是在將射頻前端中 頻數(shù)字信號(hào)送入基帶處理的前向通路上，設(shè)置一個(gè)根據(jù)捕獲結(jié)果和載噪比估計(jì)值調(diào)節(jié)射頻 前端采樣頻率的反饋回路；該反饋回路包括捕獲結(jié)果、載噪比估計(jì)模塊，協(xié)調(diào)控制模塊和采 樣頻率生成模塊；捕獲結(jié)果、載噪比估計(jì)模塊將通過基帶處理部分得到的捕獲衛(wèi)星數(shù)量，以 及捕獲載噪比信息，送入到協(xié)調(diào)控制裝置，同時(shí)計(jì)算合適的采樣頻率，頻率生成裝置則應(yīng)用 FPGA和其它可編程控制平臺(tái)中編寫的倍頻和分頻程序生成所需要的采樣頻率，將該頻率送 入射頻前端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GPS接收機(jī)射頻前端和基帶處理的反饋控制方法，其特征是 所述捕獲結(jié)果、載噪比估計(jì)模塊將通過基帶處理部分得到的捕獲衛(wèi)星數(shù)量，以及捕獲載噪 比信息的方法為①通過捕獲結(jié)果判斷可見衛(wèi)星數(shù)量；②根據(jù)如下公式估計(jì)信號(hào)載噪比值，
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種GPS接收機(jī)射頻前端和基帶處理的反饋控制裝置及方法。在將射頻前端中頻數(shù)字信號(hào)送入基帶處理的前向通路上，設(shè)置一個(gè)根據(jù)捕獲結(jié)果和載噪比估計(jì)值調(diào)節(jié)射頻前端采樣頻率的反饋回路；捕獲結(jié)果、載噪比估計(jì)模塊將通過基帶處理部分得到的捕獲衛(wèi)星數(shù)量，以及捕獲載噪比信息，送入到協(xié)調(diào)控制裝置，同時(shí)計(jì)算合適的采樣頻率，頻率生成裝置則應(yīng)用FPGA和其它可編程控制平臺(tái)中編寫的倍頻和分頻程序生成所需要的采樣頻率，將該頻率送入射頻前端。通過從基帶處理部分得到的衛(wèi)星信號(hào)捕獲結(jié)果和載噪比估計(jì)值，調(diào)整射頻前端ADC的采樣頻率，進(jìn)而影響輸入到基帶處理部分的中頻數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)率和載噪比。
文檔編號(hào)G01S19/36GK102096080SQ20101056565
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者丁繼成, 張峻嶺, 李英飛, 李鵬飛, 王曉旭, 趙琳, 郝勇, 韓雪川, 高帥和, 高源俊 申請人:哈爾濱工程大學(xué)