專利名稱：一種整周模糊度搜索裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于衛(wèi)星定位領域，尤其涉及一種整周模糊度搜索裝置。
背景技術：
衛(wèi)星定位的基本原理是通過測量多顆衛(wèi)星到衛(wèi)星接收機的距離來計算衛(wèi)星接收 機的坐標，以達到準確定位的目的。衛(wèi)星定位系統(tǒng)使用的觀測數(shù)據(jù)主要有偽距觀測值和載 波相位觀測值。當衛(wèi)星接收機鎖定某顆衛(wèi)星的載波后，就開始連續(xù)記錄載波相位的變化，剛 鎖定某顆衛(wèi)星載波時其載波相位值是小于一周的相位值Φο，該相位值加上載波的整周數(shù) Ntl(整周模糊度)即為載波相位觀測量Φ t，根據(jù)該載波相位值和載波波長就可得到衛(wèi)星接 收機到衛(wèi)星的距離。正確地確定整周模糊度Ntl是衛(wèi)星定位系統(tǒng)載波相位測量中重要且必須解決的問 題之一。整周模糊度Ntl的確定需要采用特殊的技術推算得到，只要不發(fā)生載波相位信號失 鎖，該載波相位觀測值所對應的整周模糊度Ntl就是常量，衛(wèi)星接收機接收的每一顆衛(wèi)星的 每一個載波相位數(shù)據(jù)都需要確定其相對應的整周模糊度。一旦衛(wèi)星的載波相位信號失鎖， 就需要重新確定該衛(wèi)星的整周模糊度No。整周模糊度搜索算法主要有三類觀測值域內的模糊度解算技術、坐標域內的模 糊度搜索技術、模糊度域內的模糊度搜索算法。目前模糊度搜索算法大多采用模糊度域內 的模糊度搜索算法，該模糊度搜索算法以整數(shù)最小二乘法為基礎，具有代表性的幾種解算 方法如下最小二乘模糊度搜索技術(LSAST)、快速整周模糊度解算方法(FARA)、改進的 Cholesky分解法、最小二乘降相關平差法(LAMBDA)、快速模糊度搜索濾波(FASF)、估算GPS 模糊度的優(yōu)化方法(OMEGA)，其中，最小二乘降相關平差法(LAMBDA)無論在理論或實踐上 都處于頂級水平，此搜索算法的基本步驟如下1)采用最小二乘平差，得到浮點整周模糊度向量Α和相應的協(xié)因數(shù)矩陣Q^，用N 表示相應的整周模糊度向量，向量Λ和N之差為整周模糊度的殘差，利用加權殘差平方和最
小的準則使殘差最小，即得到整周模糊度的搜索空間為
Z2(N) = (A_N)rQf (A-N) = min ；2)使用轉換矩陣Z按公式N' =ZN、A’ = ZA、Ql =ZQyf整周模糊度的搜索空
間再次線性化，在保持整周模糊度整周特性的同時以降低整周模糊度解的相關性。其中轉 換矩陣Z具備的條件為①Z的元素必須為整數(shù)；②保持變換后搜索空間體積不變；③變換 結果必須降低所有整周模糊度解的相關性；3)聯(lián)合使用序貫最小二乘平差和離散搜索策略來估算整周模糊度，構建整周模糊 度備選組，采用公式Γ = (A’-Nf Qg(A’-N)計算相應的檢驗量T，選取檢驗量T的最小值所 對應的數(shù)組為選定的整周模糊度； 4)通過逆變換Z，整周模糊度被再次轉換到基線分量已知的原始整周模糊度空間；5)將整周模糊度固定為已知量，再進行傳統(tǒng)的最小二乘平差以確定最終的基線分量。目前全球有四個衛(wèi)星定位系統(tǒng)美國的GPS、歐洲的Gal i 1 eo、俄羅斯的GL0NASS和 中國的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)，當使用多系統(tǒng)衛(wèi)星接收機時，則可能同時收到多達30多顆衛(wèi)星 的信號，如果是單頻數(shù)據(jù)，則有30多個整周模糊度需要求解，如果是雙頻數(shù)據(jù)，則可能有60 多個整周模糊度需要求解，當發(fā)生整周跳變時，還需要重新搜索整周模糊度。當需要重新搜 索整周模糊度時，一般采用序貫搜索算法，即將前一次計算的結果作為重新搜索的起始值。 整周模糊度的搜索一般利用軟件采用功能模塊串聯(lián)的搜索算法來實現(xiàn)，該過程往往會耗費 大量的時間，不利于快速定位。在需要快速定位的應用中，整周模糊度的確定需要耗費大量 的時間，串聯(lián)的搜索結構降低了搜索速度，如何快速地確定整周模糊度是實現(xiàn)快速定位的 關鍵步驟之一。
發(fā)明內容針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供了一種能實現(xiàn)整周模糊度快速確定的整周 模糊度搜索裝置。為解決上述技術問題，本實用新型采用如下的技術方案一種整周模糊度搜索裝置，包括GPS接收機連接接口、主控計算機、接口、整周模 糊度搜索模塊，整周模糊度搜索模塊由搜索處理模塊和輔助功能處理模塊所組成；主控計 算機除通過GPS接收機連接接口與GPS接收機連接進行數(shù)據(jù)交換外，還通過接口與輔助功 能處理模塊連接來進行數(shù)據(jù)交換，搜索處理模塊和輔助功能處理模塊通過雙端口 RAM連接 來進行數(shù)據(jù)交換。所述的輔助功能處理模塊由只讀存儲器ROM、可讀寫存儲器ROM，和能對接收數(shù)據(jù) 依次進行分解協(xié)方差矩陣、降低整周模糊度解相關性和計算整周模糊度搜索空間體積的處 理器相互連接而構成。所述的搜索處理模塊由只讀存儲器ROM、可讀寫存儲器ROM，和能對接收數(shù)據(jù)進行 整周模糊度搜索的處理器相互連接而構成。本實用新型所述整周模糊度搜索裝置工作時，輔助功能處理模塊和搜索處理模塊 是并行運行的，當搜索處理模塊在進行第i時刻的整周模糊度的搜索確定時，輔助功能處 理模塊同時進行第i+ι時刻的數(shù)據(jù)處理。搜索處理模塊完成第i時刻的整周模糊度的搜索， 通過雙端口 RAM將結果傳遞給輔助處理模塊，輔助功能處理模塊通過接口將結果傳遞給主 控計算機。搜索處理模塊馬上對輔助功能處理模塊提交的第i+Ι時刻的數(shù)據(jù)處理結果進行 搜索處理。輔助功能處理模塊在提交第i+Ι時刻的數(shù)據(jù)處理結果后，馬上進行第i+2時刻 數(shù)據(jù)的處理。本實用新型裝置是將現(xiàn)有的整周模糊度搜索模塊按處理時間和功能劃分為輔 助功能處理模塊和搜索處理模塊，兩個模塊并行處理數(shù)據(jù)，縮減了完成一次整周模糊度搜 索的時間，大大提高了整周模糊度的搜索速度，實現(xiàn)了整周模糊度的快速確定。

圖1是本實用新型結構框圖；[0019]圖2是常用整周模糊度搜索流程圖；圖3是本實用新型中主控計算機工作流程圖；圖4是本實用新型中輔助功能處理模塊工作流程圖；圖5是本實用新型裝置中搜索處理模塊工作流程圖。圖中GPS接收機連接接口 1、主控計算機2、接口 3、輔助功能處理模塊4、雙端口 RAM 5和搜索處理模塊具體實施方式
現(xiàn)結合說明書附圖對本實用新型做進一步說明如圖1所示為本實用新型的整周模糊度搜索裝置，該裝置包括依次連接的GPS接 收機連接接口 1、主控計算機2、接口 3、輔助功能處理模塊4、雙端口 RAM 5和搜索處理模塊 6，其中，輔助功能處理模塊4對接收數(shù)據(jù)依次進行分解協(xié)方差矩陣、降低整周模糊度解的 相關性和計算整周模糊度搜索空間體積的處理，搜索處理模塊6對接收數(shù)據(jù)進行整周模糊 度搜索的處理。主控計算機2通過GPS接收機連接接口 1與GPS接收機進行通訊，通過接口 2與輔 助功能處理模塊4進行通訊；輔助功能處理模塊4和搜索處理模塊6通過雙端口 RAM 5連 接進行數(shù)據(jù)交換，其中雙端口 MM 5由可讀寫存儲器RAM、控制電路和仲裁邏輯電路構成， 當輔助功能處理模塊4和搜索處理模塊6同時對雙端口 RAM 5進行操作時，如果出現(xiàn)沖突， 通過雙端口 RAM 5內的仲裁邏輯電路處理，獲得優(yōu)先權的一方可以對雙端口 RAM 5進行正 常操作，而另外一方則使中斷信號有效，從而觸發(fā)輔助功能處理模塊4或搜索處理模塊6的 中斷響應處理。中斷響應處理包括通過修改指針使指針指向沖突操作時的數(shù)據(jù)地址、清除 中斷標志、返回。返回后，再次執(zhí)行剛才沖突的操作，從而完成對沖突的處理。輔助功能處理模塊4由存放程序和常數(shù)的只讀存儲器ROM，存放數(shù)據(jù)的可讀寫存 儲器RAM，和對接收數(shù)據(jù)依次進行分解協(xié)方差矩陣、降低整周模糊度解的相關性和計算整周 模糊度搜索空間體積的處理器相互連接而構成，其中，只讀存儲器ROM中存儲有分解協(xié)方 差矩陣、降低整周模糊度解的相關性和計算整周模糊度搜索空間體積的程序和常數(shù)，可讀 寫存儲器RAM存放數(shù)據(jù)和結果，處理器根據(jù)只讀存儲器ROM中的程序，對可讀寫存儲器RAM 中的數(shù)據(jù)進行處理，并完成與搜索處理模塊6的數(shù)據(jù)交換。搜索處理模塊6由存放程序和常數(shù)的只讀存儲器ROM、存放數(shù)據(jù)的可讀寫存儲器 RAM和對接收的數(shù)據(jù)依次進行整周模糊度搜索的處理器相互連接而構成，其中，只讀存儲器 ROM存儲整周模糊度搜索的程序和常數(shù)，可讀寫存儲器RAM存放數(shù)據(jù)和結果，處理器根據(jù)只 讀存儲器ROM中的程序，對可讀寫存儲器RAM中的數(shù)據(jù)進行處理，并完成與輔助功能處理模 塊4的數(shù)據(jù)交換。下面描述本實用新型提供的整周模糊度搜索裝置的工作過程 主控計算機2通過GPS接收機連接接口 1接收到GPS接收機輸出的完整數(shù)據(jù)后， 對數(shù)據(jù)進行預處理，準備整周模糊度搜索要用的數(shù)據(jù)，將主控計算機2中的數(shù)據(jù)Ready標志 置位；當主控計算機2收到輔助功能處理模塊4的傳遞數(shù)據(jù)請求后，通過接口 3將數(shù)據(jù)傳 遞給輔助功能處理模塊4，輔助功能處理模塊4中的處理器將接收到的數(shù)據(jù)存儲在本地RAM 中，并根據(jù)本地ROM中存儲的程序對存儲在本地RAM中的數(shù)據(jù)進行分解協(xié)方差矩陣、降低整周模糊度解的相關性和計算整周模糊度搜索空間體積。輔助功能處理模塊4中的處理器在 確認雙端口 RAM 5中的輔助功能處理模塊數(shù)據(jù)下載完畢標志置位后，將處理后的數(shù)據(jù)傳遞 到雙端口 RAM 5，將雙端口 RAM 5中的數(shù)據(jù)下載完畢標志復位，將雙端口 RAM5中的輔助處理 模塊數(shù)據(jù)Ready標志置位，然后通知搜索處理模塊6接收數(shù)據(jù)。
搜索處理模塊6中的處理器在確認雙端口 RAM 5中的輔助處理模塊數(shù)據(jù)Ready標 志置位后，將存儲在雙端口 RAM 5的數(shù)據(jù)下載到本地RAM中，將雙端口 RAM 5中的搜索處理 模塊數(shù)據(jù)下載完畢標志置位，并根據(jù)搜索處理模塊6的本地ROM中存儲的程序對存儲在本 地RAM中的數(shù)據(jù)進行整周模糊度的搜索確定。完成搜索后，搜索處理模塊6中的處理器將 搜索結果傳遞到雙端口 RAM 5后，將雙端口 RAM 5中的搜索結束標志置位，然后通知輔助功 能處理模塊4下載搜索結果。輔助功能處理模塊4中的處理器在確認雙端口 RAM 5中的搜 索結束標志置位后，將雙端口 RAM 5中的搜索結果下載到本地RAM中，并將雙端口 RAM 5中 的搜索結束標志復位，然后通過接口 3將本地RAM中的搜索結果傳遞給主控計算機2，主控 計算機2完成定位計算，或者通過GPS接收機連接接口 1將搜索結果傳遞給GPS接收機，或 者。該裝置的工作流程見圖3、圖4和圖5。
權利要求1.一種整周模糊度搜索裝置，包括GPS接收機連接接口、主控計算機、接口、整周模糊 度搜索模塊，其特征在于1)所述的整周模糊度搜索模塊由搜索處理模塊和輔助功能處理模塊所組成；2)所述的主控計算機除通過GPS接收機連接接口與GPS接收機連接外，還通過接口與 輔助功能處理模塊連接，搜索處理模塊和輔助功能處理模塊通過雙端口 RAM連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的整周模糊度搜索裝置，其特征在于所述的輔助功能處理模 塊由只讀存儲器ROM、可讀寫存儲器ROM，和能對接收數(shù)據(jù)依次進行分解協(xié)方差矩陣、降低 整周模糊度解相關性和計算整周模糊度搜索空間體積的處理器相互連接而構成。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的整周模糊度搜索裝置，其特征在于所述的搜索處理模 塊由只讀存儲器ROM、可讀寫存儲器ROM，和能對接收數(shù)據(jù)進行整周模糊度搜索的處理器相 互連接而構成。
專利摘要本實用新型公開了一種整周模糊度搜索裝置，包括GPS接收機連接接口、主控計算機、接口、整周模糊度搜索模塊。整周模糊度搜索模塊由搜索處理模塊和輔助功能處理模塊所組成。主控計算機除通過連接接口與GPS接收機連接外，還通過接口與輔助功能處理模塊連接，搜索處理模塊和輔助功能處理模塊通過雙端口RAM連接。本實用新型裝置是將現(xiàn)有的整周模糊度搜索模塊按處理時間和功能劃分為輔助功能處理模塊和搜索處理模塊，兩個模塊并行處理數(shù)據(jù)，縮減了完成一次整周模糊度搜索的時間，大大提高了整周模糊度的搜索速度，實現(xiàn)了整周模糊度的快速確定。
文檔編號G01S19/44GK201837725SQ20102059293
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月4日 優(yōu)先權日2010年11月4日
發(fā)明者李英冰, 趙珞成 申請人:武漢大學