專利名稱：Gps和glonass多信道相關(guān)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及衛(wèi)星信號(hào)追蹤系統(tǒng)，主要是指一種GPS和GL0NASS多信道相關(guān)器。
背景技術(shù)：
已知GPS采用碼分多址信號(hào)，GL0NASS采用平分多址信號(hào)。傳統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)追蹤 系統(tǒng)只能接收GPS或GL0NASS信號(hào)，不能同時(shí)接收GPS和GL0NASS信號(hào)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提供一種GPS和GL0NASS多信道相關(guān)器，通過天線兼容、解 碼、載波分離混頻、編程控制信道，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)接收機(jī)可同時(shí)接收GPS和GL0NASS多信道信 號(hào)，較好地克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這種相關(guān)器包括多信道相關(guān)器，該多信道相關(guān)器 包括時(shí)鐘發(fā)生器、時(shí)間基發(fā)生器、寄存器、地址解碼器、總線界面、多個(gè)追蹤模塊，其中多個(gè) 追蹤模塊經(jīng)總線并聯(lián)，并聯(lián)后的多個(gè)追蹤模塊分別連接時(shí)鐘發(fā)生器、時(shí)間基發(fā)生器、寄存 器，并經(jīng)總線界面連接地址解碼器。該技術(shù)方案還包括所述追蹤模塊包括載波數(shù)字控制振蕩器、編碼數(shù)字控制振蕩器、載波循環(huán)計(jì)數(shù)器、 C/A編碼發(fā)生器、信號(hào)源選擇器、載波混合器、編碼混合器、累加和丟棄、編碼相位計(jì)數(shù)器、編 碼撥動(dòng)計(jì)數(shù)器、歷元計(jì)數(shù)器。所述寄存器包括控制寄存器(CONTROL REGISTERS)，用來編制器件的功能；狀 態(tài)寄存器(STATUS REGISTERS)，用來只是器件內(nèi)的進(jìn)程的狀態(tài)；累加器數(shù)據(jù)寄存器 (ACCUMULATED DATA REGISTER。，每毫秒提供一次C/A編碼的累加結(jié)果，這是捕獲和追蹤衛(wèi) 星信號(hào)的原始數(shù)據(jù)；測(cè)量數(shù)據(jù)寄存器(MEASUREMENT DATAREGISTERS)，鎖存載波數(shù)字控制振 蕩器相位，載波周期計(jì)數(shù)，編碼數(shù)字控制振蕩器相位，一毫秒內(nèi)的歷元數(shù)，還有每9. 09或者 100毫秒間隔的以20-毫秒為單位的歷元數(shù)，這是用于計(jì)算偽距的原始數(shù)據(jù)。還包括SoC單元模塊。還包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘延遲計(jì)數(shù)器。本實(shí)用新型具有的有益效果1. 60個(gè)完全獨(dú)立的相關(guān)信道；2.可以在接收GPS C/A，GPS L2或者GL0NASS編碼間切換；3.輸入多路復(fù)用器兼容多個(gè)GPS前端-允許不同 的天線；4.輸入多路復(fù)用器兼容GL0NASS多種前端(單獨(dú)的信道)；5.兼容高頻和低頻 GPS&GL0NASS接收器前端。

圖1是本實(shí)用新型的原理圖。中英文對(duì)照CLOCK GENERATOR(時(shí)鐘發(fā)生器)、CONTROL REGISTER(控制寄存 器)、ADDRESS DECODER (地址解碼器)、BUS INTERFACE 總線接 口、STATUSREGISTERS 狀態(tài)
3寄存器、TIME BASE GENERATOR 時(shí)基發(fā)生器、TRACKING M0DULECHANNEL1 跟蹤模塊通道 1、 REGISTER SELECTS (寄存器選擇信號(hào))、32-BIT BUS32 (位總線信號(hào))、C0NTR0L (控制信號(hào))、 MULTIPHASE CLOCKS (多相位時(shí)鐘信號(hào))、SYSTEM STATUS BITS系統(tǒng)狀態(tài)位信號(hào)；信號(hào)其余 在英文縮寫后加上“信號(hào)”兩字即可。圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本實(shí)用新型的的相關(guān)器結(jié)構(gòu)圖。圖4是本實(shí)用新型的TAME標(biāo)記發(fā)生器的結(jié)構(gòu)圖。其中:40MhzMASTER CLOCK(40Mhz 主時(shí)鐘)；20-bit counter QO-位計(jì)數(shù)器)；CNTL (控制)；CONTROL LOGIC (控制邏輯)；21-BIT PROGRAMMABLE D0WM21-位可編程倒計(jì)時(shí))；MARK FBx (FBx 標(biāo)記)；1 SEC. TIME MARK (1 秒時(shí)刻標(biāo)記)；EXTERNAL LINE DRIVERS (外部線路驅(qū)動(dòng))；圖5是本實(shí)用新型的追蹤模塊示意圖。其中ADC (數(shù)模轉(zhuǎn)換)；MUX (多路復(fù)選器)；SIG MAG (信號(hào)強(qiáng)度)；TEST (測(cè)試)；NA PROW BAND CONVERTER (導(dǎo)航可編程基帶整流器)；SELECT SOURCE & SELCET MODE (選擇信號(hào)源 & 選擇模式)；SOURCE SELECTOR (信號(hào)源選擇)；CARRIER DCO (載波 DC0)；CARRIER CYCLE COUNTER (載波周期計(jì)數(shù)器)；32-BIT ACCUMULATE & DUMP Q_TARCKING (32-位累加 &清空Q_ 追蹤)；32-BIT ACCUMULATE & DUMP Q_TARCKING (32-位累加 &清空Q_ 提示)；CODE SLEW (編碼位滑動(dòng))；C/A, L2, GLO CODE GENERATOR (C/A, L2, GLO 編碼發(fā)生器)；CODE PHASE COUNTER (編碼相位計(jì)數(shù)器)；CODE DCO (編碼 DC0)；EPOCH COUNTER (歷元計(jì)數(shù)器)；32-BIT ACCUMULATE & DUMP I TARCKING (32-位累加 &清空 1_追蹤)；32-BIT ACCUMULATE & DUMP I TARCKING (32-位累加 &清空 1_提示)；IN and 0UTDATA BUks (輸入輸出總線)；[0048]圖6是本實(shí)用新型的真實(shí)時(shí)間時(shí)鐘示意圖。其中=REAL TIME CLOCK(真實(shí)時(shí)間時(shí)鐘)；MICROPROCESSOR SYSTEM (微處理器系統(tǒng))；ENABLE (激活)RTC DELAY (真實(shí)時(shí)間時(shí)鐘演示)；NOTE (注意)1 latch counter value saved on TIC(1 將 TIC 時(shí)刻儲(chǔ)存的計(jì)數(shù)器數(shù)字鎖存)；2 regulator read with measurement data (2 校準(zhǔn)器禾口測(cè)量數(shù)據(jù)一起讀取)；圖7是本實(shí)用新型的真實(shí)時(shí)間時(shí)鐘時(shí)序示意圖。其中RTC TIME READ HERE BY PROCESSOR(真實(shí)時(shí)間在此被處理器讀取)；POSITION FIX COMPUTED ON THIS TIC. TIC IS GNSS TIME TRAGGED (位置信息在 這個(gè)TIC計(jì)算出來。TIC是GNSS時(shí)間觸發(fā)的)；NOTES (注意)1 D = delay between RTC timebase and system time ta (ID = ^$0^fS]B^lt^ 時(shí)間基和系統(tǒng)時(shí)間ta之間的延遲)；2 consecutive measurement of D give an indication of RTC drift (2 連續(xù)車 輛的D給出真實(shí)時(shí)間時(shí)鐘漂移的提示)；3 Resolution of D is a function of clock to RTC DELAY counter (3D 的分辨 率是RTC DELAY計(jì)數(shù)器時(shí)鐘的方程)；圖8是本實(shí)用新型的微小誤差時(shí)序示意圖。其中ERR0RTERMS(誤差術(shù)語(yǔ))；in tSl :equal to error terms of GPS time computation while getting theNAV solution (對(duì)于tSl 相當(dāng)于取得導(dǎo)航結(jié)果時(shí)的GPS時(shí)間計(jì)算值)；in Dl :Can be too long or too short by r,where r = RTC_DELAY counterclock period(對(duì)于Dl 用r有可能會(huì)太長(zhǎng)或者太短，在這里，r = RTC _zELAY計(jì)數(shù)器時(shí)鐘周 期)；in D2 :same as Dl (對(duì)于 D2 禾口 Dl 相同)；in DRTC :Residual error in RTC drift estimate = effective RTCdrift-estimated RTCdriff (對(duì)于DRTC :真實(shí)時(shí)間時(shí)鐘漂移估算的殘余誤差=有效的 真實(shí)時(shí)間時(shí)鐘漂移-估算的真實(shí)時(shí)間時(shí)鐘漂移)；圖9是本實(shí)用新型的信號(hào)連接圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明如圖所示，本實(shí)用新型為60信道并行相關(guān)器，它可以用來捕獲和追蹤GPSC/A編碼 或者GPS L2或者GL0NASS信號(hào)。它包含一個(gè)60信道GNSS相關(guān)器(GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)、高完整 性組合接收器、GNSS測(cè)地學(xué)接收器、GNSS時(shí)間基準(zhǔn))。它擁有32-位元高級(jí)外圍總線(APB)高級(jí)微控制器總線架構(gòu)-2. 0界面它的每個(gè)信道都包含獨(dú)立的數(shù)字頻率轉(zhuǎn)換至窄帶功能，獨(dú)立的數(shù)字頻率降頻至基帶功能，C/A和GL0NASS編碼生成，相關(guān)功能和累加-丟棄寄存器。其中12個(gè)信道具備額 外的GPS L2編碼生成功能。它包括以下模塊(如圖1所示)時(shí)鐘發(fā)生器(Clock Generator)時(shí)鐘發(fā)生器模塊把主時(shí)鐘MCLK頻率除以7，給出一組多相位的中頻時(shí)鐘信號(hào)。MCLK—般是一個(gè)40MHz的時(shí)鐘信號(hào)。SMPCLK管腳給出一個(gè)標(biāo)記占空比位4 3 的輸出。時(shí)間基發(fā)生器(Timebase Generator)時(shí)間基發(fā)生器提供四個(gè)重要的計(jì)時(shí)信號(hào)INT0UT，TICO(管腳)，MEAS_INT和 TMARK (管腳)οINTOUT是一個(gè)被用來控制相關(guān)器中的累加器和微處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹袛?信號(hào)。它可以由INTOUT的平均值或者由讀取ACCUM_STATUS_A寄存器(該寄存器的第十五 位元是一個(gè)表明INTOUT在上次被讀取之后又發(fā)生變化的標(biāo)志)得到。通過讀取40^15141^5_々可以清空INTOUT。開機(jī)后這個(gè)中斷每505. 05秒發(fā)生 一次。中斷周期可以通過以下兩種方法中的任意一種來改變更改SYSTEM_SETUP寄存器的 INTERRUPT_PERIOD 位，或者直接寫入 PR0G_ACCUM_INT 寄存器。TIC是一個(gè)內(nèi)部信號(hào)，默認(rèn)周期是99999. 90秒。它被用來同時(shí)鎖存所有12信道的 測(cè)量數(shù)據(jù)(歷元計(jì)數(shù)，編碼相位，編碼數(shù)字控制振蕩器相位，載波數(shù)字控制振蕩器相位，和 載波循環(huán)計(jì)數(shù))。Tic周期可以通過寫入RP0G_TIC_HIGH和PR0G_TIC_L0W寄存器來設(shè)置。MEAS_INT是一個(gè)從TIC計(jì)數(shù)器得到的信號(hào)。通過使用MEAS_STATUS輸出或者讀取 ACCUM_STATUS_B或ACCUM_STATUS_A寄存器，它可以被用作切換軟件模式的微處理器中斷 信號(hào)。只要TIC周期大于50ms，MEAS_INT都在每個(gè)TIC時(shí)間點(diǎn)和每個(gè)TIC時(shí)間點(diǎn)之前50ms 被激活。如果TIC周期小于50ms，MEAS_INT只在TIC時(shí)間點(diǎn)被激活。TIC計(jì)數(shù)器可以通過 讀取ACCUM_STATUS_B或者ACCUM_STATUS_A寄存器來清空，具體取決于SYSTEM_SETUP寄存 器的MEAS_INT_SOURCE位的狀態(tài)。信號(hào)的主要目的是給出一個(gè)鎖定在UTC或者GNSS時(shí)間上的每秒一次的脈沖信號(hào)。 在它之后可能會(huì)有來自微處理器的校準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)。TMARK信號(hào)可以被用作其他導(dǎo)航設(shè)備的基準(zhǔn)。要同步TMARK到GNSS時(shí)間，第一步是在任意的TIC捕獲測(cè)量數(shù)據(jù)，然后計(jì)算完整 的導(dǎo)航信息來給出在這個(gè)TIC的時(shí)間值。然后通過這個(gè)時(shí)間值確定下次信號(hào)捕獲的TIC。 在導(dǎo)航信號(hào)計(jì)算延遲之后，一個(gè)更遠(yuǎn)的延遲將被寫入TMARKjn和_L0寄存器以在下個(gè)TIC 啟動(dòng)。這樣就給出了在所要求的GNSS整秒內(nèi)的TMARK。這是一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的啟動(dòng)過程。不過 一旦第一個(gè)正確的TIC選擇和遞減計(jì)數(shù)器已經(jīng)知道，那么這個(gè)過程就可以順利向前繼續(xù)， 延遲計(jì)算是基于上一步的導(dǎo)航信息的。如果要使用UTC而不是GNSS時(shí)間的話，只需要讀取導(dǎo)航信息，獲取整秒差異后把 這個(gè)差異加到計(jì)算好的GPS時(shí)間上，或者獲取utcsu校準(zhǔn)后加到計(jì)算好的GL0NASS時(shí)間上。 一種可能的改良是，計(jì)算幾個(gè)測(cè)量周期的振蕩器漂移，使用這個(gè)漂移值來推算一個(gè)更精確 的延遲計(jì)數(shù)器的值?？梢赃_(dá)到的極限精度是非常理想的，但是要達(dá)到這樣的效果，一方面晶 振要很穩(wěn)定，另一方面要具備軟件補(bǔ)償?shù)哪芰Γ涣硗?，接收器前端的延遲要已知而且被考慮到，而且通過使用MARKFB管腳，輸出驅(qū)動(dòng)器和線路的延遲要被考慮到。輸出的主要目的是給客機(jī)上的電子系統(tǒng)提供每秒一次的脈沖時(shí)鐘基準(zhǔn)信號(hào)，它必 須是精確的而且被確定是精確的。精確度由從TMARK_HI和_L0加載校準(zhǔn)補(bǔ)償來達(dá)成，這樣的校準(zhǔn)補(bǔ)償來自對(duì)GNSS TIC的以50ns為單位的測(cè)量。因?yàn)門IC碼率名義上是比IOHz小lppm，D0WN_C0UNTer的值 預(yù)計(jì)大概是每一秒TMARK增長(zhǎng)1ms，數(shù)值上是每個(gè)脈沖+20。這個(gè)數(shù)值需要持續(xù)地微調(diào)以容 許穩(wěn)定或變化的晶振誤差。系統(tǒng)的完整性可以由兩種方法保證第一種是通過讀取TMRAK_HI*_L0來檢查線 路和驅(qū)動(dòng)器延遲，以確認(rèn)TMARK事件確實(shí)發(fā)生了，第二種是通過一個(gè)握手協(xié)議使微處理器 能夠探測(cè)任何可能的硬件錯(cuò)誤。握手協(xié)議的流程如下1.寫入TMARK_L0寄存器以啟動(dòng)TMARK發(fā)生器。2.在下個(gè) TIC ZVM2060IP 啟動(dòng) D0WN_C0UOTer。3. ZVM2060IP會(huì)給出一個(gè)TMARK脈沖輸出信號(hào)并啟動(dòng)PR0P_DELAY計(jì)數(shù)器。4.通過MARKFB輸入反饋TMARK來終止PR0P_DELAY和設(shè)置MEAS_STATUS_A中的 MARK_FB_ACK。5.讀取MEAS_STATUS_A，它一般是作為測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的一部分的6. 一旦MARK_FB_ACK被設(shè)置(而且被清空)就讀取MARK_X，以獲取最后一次延遲 的穩(wěn)定值以及清空MARK_FB_ACK位。這也使TMARK發(fā)生器為從第一步重新開始做好準(zhǔn)備。這個(gè)看起來很復(fù)雜，但是每秒只需要執(zhí)行一次，所以對(duì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)來說這就是全 部要求了。對(duì)完整精度的系統(tǒng)，和計(jì)算所一致的各種寄存器操作必須完全滿足ARINC 743 規(guī)范。狀態(tài)寄存器(Status Registers)有四種狀態(tài)寄存器(ACCUM_STATUS_A，_B，_C和MEAS_STATUS_A)。這些寄存器存 放與12個(gè)信道中的累加和測(cè)量數(shù)據(jù)相關(guān)的標(biāo)記。一些系統(tǒng)級(jí)的狀態(tài)位也包含在這些寄存 器中。信號(hào)選擇模塊(Signalselection block)信號(hào)選擇模塊包含了一個(gè)多路復(fù)用器，這個(gè)多路復(fù)用器是可編程的，用來選通任 意的16個(gè)二位數(shù)據(jù)(混合器模式)或者8個(gè)四位數(shù)據(jù)(二乘二復(fù)雜混合器模式)，輸入至 60個(gè)信道中的任意一個(gè)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端支持三種格式的二位元數(shù)字信號(hào)無符號(hào)二進(jìn)制數(shù)，符號(hào)加數(shù) 值二進(jìn)制數(shù)或者二進(jìn)制補(bǔ)碼。模數(shù)轉(zhuǎn)換多路復(fù)用器輸入必須被配置成二位元混合器輸入(16個(gè)輸入信道)或 者二位元復(fù)信號(hào)I&Q(8個(gè)輸入信道)；采樣鎖存器把來自前端的數(shù)據(jù)和內(nèi)部的SMPCLK以及 MCLKO同步起來。已經(jīng)降頻的衛(wèi)星信號(hào)在前端的輸出被SMPCLK或者M(jìn)CLKO采樣。然后這些 信號(hào)就被送到追蹤模塊。當(dāng)使用的前端是GP2015或者GP2010，數(shù)據(jù)表現(xiàn)為中心頻率在4. 309MHz的帶通中 頻信號(hào)。對(duì)它在5. 714MHz的頻率上進(jìn)行采樣把它升頻位1. 405MHz的中頻信號(hào)。對(duì)于高頻接收器，數(shù)據(jù)表現(xiàn)為從IMHz到19MHz的帶通信號(hào)，對(duì)它在40MHz進(jìn)行采 樣使其升頻至2IMH到39MHz。[0105]地址解碼器(Address Decoder)地址解碼器為相關(guān)器執(zhí)行地址解碼?？偩€界面(Bus Interface)總線界面控制高級(jí)微處理器總線架構(gòu)(AMBA)的高級(jí)外圍總線(APB)和內(nèi)部32位 元總線之間的數(shù)據(jù)傳輸。追蹤模塊(TrackingModules)追蹤模塊由60個(gè)編號(hào)從CHl到CH60的完全相同的信號(hào)追蹤信道組成，每一個(gè)都 具備Figure 10所示的單元結(jié)構(gòu)。這些單元產(chǎn)生用來追蹤衛(wèi)星信號(hào)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不具 備寫覆蓋保護(hù)機(jī)制。更多的信息請(qǐng)參見11頁(yè)的“控制ZVM2060IP”章。每個(gè)追蹤信道都是可以被獨(dú)立編程的，以使他們工作在更新(Update)或者預(yù)置 (Preset)模式下。更新模式是一般的工作模式。預(yù)置模式是一個(gè)特殊的模式，在這個(gè)模式 下對(duì)某個(gè)寄存器的寫操作會(huì)被延遲到下個(gè)TIC，以達(dá)到同步寄存器和預(yù)置編碼數(shù)字控制振 蕩器相位的目的。具體的信息參照13頁(yè)的“控制ZVM2060IP”章的“預(yù)置模式”小節(jié)。載波數(shù)字控制振蕩器(Carrier DC0)載波數(shù)字控制振蕩器同步于SMPCLK時(shí)鐘頻率，用來同步本地?cái)?shù)字振蕩器信號(hào)，該 信號(hào)被用來把混合器模塊的輸入信號(hào)降頻至基帶。它必須可以偏離標(biāo)稱值以容許一定的多 普勒偏移和基準(zhǔn)頻率誤差。當(dāng)和GP2015/GP2010—起使用的時(shí)候，這個(gè)信號(hào)的標(biāo)稱頻率是1 · 405396825 MHz (分辨率是42 ·57475πιΗζ)，通過加載洸位元的CHx_CARRIER_DCO_INCR寄存器來設(shè)定。 這么高的分辨率是為了保證數(shù)字控制振蕩器能夠在一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)和衛(wèi)星信號(hào)保持 同相。載波數(shù)字控制振蕩器的相位無法直接設(shè)置，而必須通過改變其頻率來間接設(shè)置。載波數(shù)字控制振蕩器輸出是四等八相位的正弦波，它在一個(gè)周期內(nèi)的序列如下表 2所示。終點(diǎn)臂序列ILO-1 +1+2+2+1-1-2-2QLO+2+2+1 _1 -2-2—1+1表2.載波數(shù)字控制振蕩器輸出因?yàn)镈CO的時(shí)鐘一般都要比輸出頻率低8倍，所以不是所有的相位都會(huì)在一個(gè)周 期生成。如果是典型的5. 714MHz的時(shí)鐘頻率和1. 405MHz的輸出頻率，那么每個(gè)周期只有 大約四個(gè)相位。這些相位會(huì)隨著時(shí)間推移而滑行過整個(gè)周期以覆蓋所有的值。編碼數(shù)字控制振蕩器(Code DC0)編碼數(shù)字控制振蕩器和載波數(shù)字控制振蕩器類似。它也同步于SMPCLK時(shí)鐘頻率， 同步相應(yīng)的晶振使其在兩倍于所要求的的碼率的頻率上驅(qū)動(dòng)編碼發(fā)生器。標(biāo)稱的輸出頻率 是 2 · 046MHz，給予 GPS 1 · 023MHz 或者 1 · 022MHz 的碼率，給予 GL0NASS_5IlMHz 的碼率。 這是通過加載25位元的CHx_C0DE_DC0_INCR寄存器設(shè)定的。當(dāng)和GP2015/GP2010前端一起使用的時(shí)候，晶振頻率分辨率被設(shè)置為 85 · 14949mHz，同樣地，這么高的的分辨率是為了保持?jǐn)?shù)字控制振蕩器和衛(wèi)星信號(hào)保持同 相。在預(yù)置模式下，編碼數(shù)字控制振蕩器的相位只能被精確地設(shè)置為衛(wèi)星信號(hào)的相位。在 更新模式，它只能通過調(diào)節(jié)自身的頻率來和衛(wèi)星信號(hào)保持相位一致。[0124]載波周期計(jì)數(shù)器(CarrierCycle Counter)載波周期計(jì)數(shù)器具備20位元的長(zhǎng)度，用來計(jì)算TIC時(shí)刻之間的載波數(shù)字控制振蕩 器周期?；镜膶?dǎo)航系統(tǒng)是不需要這個(gè)的，但是會(huì)被用于測(cè)量TIC時(shí)刻之間和每個(gè)衛(wèi)星距 離的變化(delta-change)?！癲elta-change”可以被用來平滑編碼偽距。更具體地說，在每 個(gè)TIC時(shí)刻載波數(shù)字控制振蕩器相位將被讀取，以給出周期數(shù)或者“delta-change”的小數(shù) 部分。GPS C/A，GPS L2 and GL0NASS 編碼生成器(Code Generators) C/A 編碼生成器為 GPS 衛(wèi)星(1-32)，地面發(fā)射器(偽衛(wèi)星，33-37)，INMARSAT-GIC 衛(wèi)星(201-210)或者 GL0NASS 衛(wèi)星生成選擇的黃金碼(Gold code)。黃金碼的選擇是通過對(duì)CHx_SATCNTL寄存器寫入“寄存器詳細(xì)介紹”章列出的特 定模式的10個(gè)位元，或者通過設(shè)置GPS_NGL0N為低位選擇GL0NASS編碼。生成兩個(gè)輸出以 同時(shí)給出一個(gè)PROMPT信號(hào)和一個(gè)TRACKING信號(hào)。TRACKING信號(hào)可以被設(shè)置為四個(gè)模式中 的一種EARLY(比PROMPT信號(hào)提前一個(gè)半碼位)，LATE (落后一個(gè)半碼位)，F(xiàn)IXEDW (提前 525ns)或者 FIXEDN (落后 525ns).在每個(gè)編碼序列(GPS模式是1023位，GL0NASS模式是511位)的結(jié)尾，一個(gè)DUMP 信號(hào)會(huì)被生成，用來鎖存信號(hào)追蹤軟件所需的累加數(shù)據(jù)。每個(gè)信道都是獨(dú)立鎖存的，因?yàn)樾l(wèi) 星信號(hào)被接收的時(shí)候相互之間不是同相的。GL0NASS的特點(diǎn)是，每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)都使用相同的PRN黃金碼，而在頻域上把這些 信號(hào)區(qū)分開來(1598MHz到1616MHz)。Navstar GPS是使用相同頻率的載波信號(hào)(Li = 1575. 42MHz)，調(diào)制以不同的PRN黃金碼。特殊的窄帶轉(zhuǎn)換器可以把GL0NASS信號(hào)轉(zhuǎn)換到 GPS頻段，然后在每個(gè)信道構(gòu)成需要的信號(hào)以解調(diào)GL0NASS信號(hào)。因?yàn)榫邆溥@樣的能力，所 以GZVM2060IP可以對(duì)GL0NASS星群信號(hào)進(jìn)行高效的解碼。本實(shí)用新型包含一個(gè)C/A編碼發(fā)生器(通過將CHx_SATCNTL的GPS_NGL0N位置零 來選取)，用來對(duì)GL0NASS信號(hào)進(jìn)行解碼。本實(shí)用新型中有12個(gè)信道(49到60)包含了 GPS L2編碼發(fā)生器(通過設(shè)置CHx_ SIGSEL寄存器的GPSL2_M和GPSL2_C位來選取)，用來對(duì)GPS L2信號(hào)進(jìn)行解碼。信號(hào)源選擇多路復(fù)用器(SourceSelector Multiplexor)信號(hào)源選擇器是一個(gè)多路復(fù)用器。它決定使用哪個(gè)16 —組的二位輸入信號(hào)(參 見CHx_SIG_SEL寄存器的格式)。載波混合器(CartierMixers)載波混合器把輸入信號(hào)和本地載波數(shù)字控制振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)相乘得到基帶信 號(hào)。I和Q的載波數(shù)字控制振蕩器相位都被發(fā)送到合適的混合器。本地載波數(shù)字控制振蕩 器和輸入信號(hào)的混合產(chǎn)生在區(qū)間+1，-1，+2，-2，+3，-3，+6和-6中取值的基帶信號(hào)。編碼混合器(CodeMixers)編碼混合器把來自載波混合器輸出的基帶I&Q信號(hào)和本地復(fù)制生成的PROMPT以 及TRACKING編碼相乘得到四個(gè)獨(dú)立的相關(guān)結(jié)果。相關(guān)結(jié)果會(huì)被送到”累加和丟棄”模塊進(jìn) 行積分。累力口禾口丟棄” (Accumulate and Dump)累加和丟棄”模塊編碼對(duì)混合器的輸出在一個(gè)編碼周期內(nèi)(標(biāo)稱是1ms)進(jìn)行積分。每個(gè)信道都有四個(gè)獨(dú)立的16位累加器。這些累加器的結(jié)果表示了在整個(gè)積分過程中 I/Q信號(hào)和PROMPT以及TRACKING編碼的相關(guān)性。因?yàn)檫@些寄存器不具備寫覆蓋保護(hù)機(jī)制， 其中的數(shù)據(jù)必須在下個(gè)‘DUMP’操作之前就被讀取。編碼相位計(jì)數(shù)器(CodePhase Counter)編碼相位計(jì)數(shù)器計(jì)算所生成編碼的半位的個(gè)數(shù)，然后在每個(gè)TIC時(shí)刻把這個(gè)數(shù)值 存放到CHx_C0DE_PHASE寄存器。編碼撥動(dòng)計(jì)數(shù)器(CodeSlew Counter)編碼撥動(dòng)計(jì)數(shù)器用來把生成的編碼在范圍0-2047的范圍內(nèi)以半個(gè)碼位的單位撥 動(dòng)。在更新模式，撥動(dòng)發(fā)生在下個(gè)DUMP操作之后。在預(yù)置模式下它發(fā)生在下個(gè)TIC時(shí)刻。 所有的波動(dòng)操作都和當(dāng)前的編碼相位有關(guān)。每次需要撥動(dòng)操作的時(shí)候都要多編碼撥動(dòng)計(jì)數(shù) 器進(jìn)行寫入操作。在撥動(dòng)過程中相應(yīng)信道的累加器是被禁用的，以使第一個(gè)結(jié)果有效。當(dāng)一個(gè)撥動(dòng) 操作被寫入時(shí)信道被禁用，那么撥動(dòng)將在信道被啟用的同時(shí)發(fā)生。歷元計(jì)數(shù)器(EpochCounter)歷元計(jì)數(shù)器持續(xù)計(jì)算一秒間隔內(nèi)的編碼周期。這個(gè)被表達(dá)為一個(gè)表示以Ims位單 位的積分時(shí)間(0-19)的5位字，加上一個(gè)包含以20ms為單位的計(jì)數(shù)(0_49)的6位字。歷 元計(jì)數(shù)器可以預(yù)先被加載以和來自衛(wèi)星的數(shù)據(jù)流同步。歷元計(jì)數(shù)器的值在更新模式下會(huì)馬 上被傳送到計(jì)數(shù)器，或者在預(yù)置模式下，在下個(gè)TIC時(shí)刻被傳送。歷元計(jì)數(shù)器的數(shù)值在每個(gè)TIC時(shí)刻被鎖存至CHx_EP0CH寄存器。另外它的瞬時(shí)值 可以從CHx_EP0CH_CHECK寄存器查驗(yàn)到。外圍功能(PERIPHERALFUNCTIONS)實(shí)時(shí)時(shí)鐘延時(shí)計(jì)數(shù)器(RTC Delay Counter)下面的內(nèi)容請(qǐng)參考圖6中的機(jī)構(gòu)圖。假設(shè)選取的實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供一個(gè)周期性的中斷輸出信號(hào)，這個(gè)信號(hào)的周期是100ms 或者ls，這個(gè)信號(hào)同時(shí)被送往ZVM2060IP和微處理系統(tǒng)。在ZVM2060IP內(nèi)部，中斷信號(hào)被連 接到RTC_INT管腳，它的上升沿會(huì)啟動(dòng)RTC_DELAY計(jì)數(shù)器。這個(gè)計(jì)數(shù)器由一個(gè)周期位175ns 的時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)，計(jì)數(shù)器會(huì)一直增計(jì)數(shù)直至下個(gè)TIC時(shí)刻。以確定RTC和系統(tǒng)時(shí)鐘之間的延時(shí)，其次，通過連續(xù)的讀取，RTC漂移也可以被估 計(jì)。這兩條信息每次被計(jì)算出來后都被保存到永久性的RAM中。一旦發(fā)生電源毛刺脈沖， 100ms_TIC時(shí)間基就會(huì)使用一個(gè)任意的相位重新開始自由運(yùn)行。然后RTC中斷過程想之前 描述的那樣重新發(fā)生，可能可以把新的系統(tǒng)TIC時(shí)間和毛刺脈沖發(fā)生之前的TIC時(shí)間聯(lián)系 起來。理想狀態(tài)下，這個(gè)過程足夠精確的話，數(shù)據(jù)位的同步將不會(huì)丟失，所有信道的控制寄 存器可以被重新編程賦予合適的值。一旦時(shí)間關(guān)系已知，那預(yù)置模式可以被用來重建信號(hào) 追蹤。如果在一個(gè)給定的信道無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)位的同步，但是獲得了合適的代碼和載波鎖 定，那么軟件就應(yīng)該跳轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)位同步算法。如果沒有獲得合適的鎖定，那么軟件應(yīng)該跳轉(zhuǎn) 到搜索算法。如果給定了保持?jǐn)?shù)據(jù)位同步需要的誤差項(xiàng)的大小(總計(jì))以及允許的最壞情 況下的誤差，允許的最長(zhǎng)的電源毛刺脈沖長(zhǎng)度是可以被計(jì)算出來的。參見圖8。相關(guān)器模塊是基帶通過12個(gè)并行硬件相關(guān)信道進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)追蹤的硬件模塊；本發(fā)明采用的是hom Correlators技術(shù)。相關(guān)器的主要技術(shù)特點(diǎn)是2位I/Q輸入(I/Q信號(hào)相位相差180度)；12個(gè)并行相關(guān)信道；每個(gè)信道都有4 個(gè) Zoom Correlators ；信道可以獨(dú)立啟用或者禁用，以減少能耗；追蹤模式設(shè)置很簡(jiǎn)便，可以很方便地實(shí)現(xiàn)信號(hào)快速捕獲；混合的獨(dú)立性和統(tǒng)一的存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)貯所有輸出信號(hào)的采樣都是和該信道的編碼發(fā) 生器同步的；一個(gè)中斷請(qǐng)求總是和指示中斷產(chǎn)生信道的中斷源寄存器同時(shí)生成的；所有的 測(cè)量數(shù)據(jù)(載波和編碼數(shù)以及相位)在所有的信道都是同時(shí)采樣的；每次只產(chǎn)生一個(gè)中斷 請(qǐng)求；存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)貯頻率可以通過一個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行設(shè)置。管腳描述(如圖9所示)表1.管腳描述
信號(hào)名
信號(hào)名類型描述
高級(jí)微控制器總線架構(gòu)2.0高級(jí)外圍總線
PCLK PRESETn PSEL PWRITE PADDR[3:2] PWDATAP 1:0] PRDATAP 1:0] 外圍管腳
來自APB的外圍總線時(shí)鐘信號(hào) 來自APB的外圍總線復(fù)位信號(hào) 來自APB的芯片選擇信號(hào)
I來自APB的外圍讀寫指示信號(hào)
I來自APB的外圍地址線 MCLK
ITMARK線路驅(qū)動(dòng)反饋
I外部脈沖中斷輸入
I模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入
I時(shí)鐘40MHz輸入
ADCCLK SMPCLK
TMARK ACCINT TICO
SIGTJMAGT
I反向模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)鐘控制器
O每秒脈沖數(shù)(INT 2 )
O測(cè)量中斷信號(hào)(INTl)
O測(cè)量選通器(INTO)
O40 MHz模數(shù)轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘
O5.71 MHz模數(shù)轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘
OTEST輸出信號(hào)
1權(quán)利要求1.一種GPS和GL0NASS多信道相關(guān)器，其特征是包括多信道相關(guān)器，該多信道相關(guān)器包 括時(shí)鐘發(fā)生器、時(shí)間基發(fā)生器、寄存器、地址解碼器、總線界面、多個(gè)追蹤模塊，其中多個(gè)追 蹤模塊經(jīng)總線并聯(lián)，并聯(lián)后的多個(gè)追蹤模塊分別連接時(shí)鐘發(fā)生器、時(shí)間基發(fā)生器、寄存器， 并經(jīng)總線界面連接地址解碼器。
2.如權(quán)利要求1所述的GPS和GL0NASS多信道相關(guān)器，其特征是所述追蹤模塊包括載 波數(shù)字控制振蕩器、編碼數(shù)字控制振蕩器、載波循環(huán)計(jì)數(shù)器、C/A編碼發(fā)生器、信號(hào)源選擇 器、載波混合器、編碼混合器、累加和丟棄、編碼相位計(jì)數(shù)器、編碼撥動(dòng)計(jì)數(shù)器、歷元計(jì)數(shù)器。
3.如權(quán)利要求1所述的GPS和GL0NASS多信道相關(guān)器，其特征是所述寄存器包括控制 寄存器、狀態(tài)寄存器、累加器數(shù)據(jù)寄存器、測(cè)量數(shù)據(jù)寄存器。
4.如權(quán)利要求1所述的GPS和GL0NASS多信道相關(guān)器，其特征是所述多信道相關(guān)器還 包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘延遲計(jì)數(shù)器。
5.如權(quán)利要求1所述的用于GPS和GL0NASS的多信道相關(guān)器，其特征是所述多信道相 關(guān)器還包括SoC單元模塊。
專利摘要一種GPS和GLONASS多信道相關(guān)器，包括多信道相關(guān)器，該多信道相關(guān)器包括時(shí)鐘發(fā)生器、時(shí)間基發(fā)生器、寄存器、地址解碼器、總線界面、多個(gè)追蹤模塊，其中多個(gè)追蹤模塊經(jīng)總線并聯(lián)，并聯(lián)后的多個(gè)追蹤模塊分別連接時(shí)鐘發(fā)生器、時(shí)間基發(fā)生器、寄存器，并經(jīng)總線界面連接地址解碼器。
文檔編號(hào)G01S19/24GK201926762SQ201020209839
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者莊巍, 王星, 王澤復(fù), 謝德明, 陳躍斌 申請(qǐng)人:北京聯(lián)星科通微電子技術(shù)有限公司