專利名稱：一種基于dsp的gps接收機(jī)的導(dǎo)航解算裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)，尤其是一種基于DSP的GPS接收機(jī)導(dǎo)航
解算裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)下GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，在國內(nèi)的商業(yè)領(lǐng)域上依然占有統(tǒng)治性的地位，GPS軟件接收機(jī)作為近年來衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域出現(xiàn)的一項新興技術(shù)，其以其自身獨特的開放性和靈活性，昭示了未來衛(wèi)星接收機(jī)的發(fā)展方向。GPS軟件接收機(jī)首先將輸入信號數(shù)字化，然后進(jìn)行捕獲和跟蹤。一旦完成了跟蹤，就進(jìn)入衛(wèi)星導(dǎo)航解算。通過子幀匹配和奇偶校驗，就可以將輸出信號轉(zhuǎn)換成導(dǎo)航數(shù)據(jù)。從子幀中可以得到諸如星期數(shù)這樣的星歷數(shù)據(jù)。根據(jù)星歷數(shù)據(jù)可以確定衛(wèi)星的位置。接收機(jī)到衛(wèi)星之間的偽距也可以確定。只要獲得了所有必需的信息， 就能計算出衛(wèi)星的位置和用戶位置。本實用新型就是針對捕獲和跟蹤之后的衛(wèi)星導(dǎo)航解算而提出的，以滿足接收機(jī)的實時性要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有GPS軟件接收機(jī)導(dǎo)航解算硬件缺陷和軟件算法的不足，提供了一種基于DSP的GPS接收機(jī)導(dǎo)航解算裝置，利用DSP強(qiáng)大的數(shù)字信號處理能力，把導(dǎo)航解算算法在DSP上用軟件實現(xiàn)。本實用新型采用的技術(shù)方案如下一種基于DSP的GPS接收機(jī)導(dǎo)航解算方法的系統(tǒng)，包括電源控制模塊、DSP解算控制模塊、接口通信模塊、顯示控制模塊及存儲器模塊，電源控制模塊分別連接DSP解算控制模塊及顯示控制模塊的輸入端，DSP解算控制模塊的輸出連接顯示控制模塊，DSP解算控制模塊還分別與接口通信模塊及存儲器模塊雙向連接；電源由5V供電，其中一路對顯示控制模塊IXD供電，一路通過非線性電源芯片TPS54331產(chǎn)生3. 3V的IO電壓和I. 2核電壓供給DSP芯片；DSP解算控制模塊的DSP芯片采用TI公司生產(chǎn)的支持浮點運算的低功耗TMS320C6747,導(dǎo)航解算程序采用DSP的03三級優(yōu)化，對特定的程代碼也采用并行流水優(yōu)化，程序在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信得時候采用BIOS進(jìn)行中斷響應(yīng)；接口通信模塊負(fù)責(zé)模塊之間的通訊，響應(yīng)接收外部送入的數(shù)據(jù)；顯示控制模塊將DSP解算控制模塊送來的所有信息顯示在LCD顯示屏上進(jìn)行人機(jī)交互，在程序運行之前對需顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定，顯示的信息包括坐標(biāo)、經(jīng)緯度、高度、解算速度；存儲器模塊將外部送入的數(shù)據(jù)可通過緩存放入存儲器當(dāng)中，也把運行的結(jié)果存入其中，存儲器采用兩片SDRAM及兩片NAND FLASH。本實用新型的優(yōu)點及有益效果(I)處理能力強(qiáng)本實用新型對于數(shù)字信號來說具有強(qiáng)大的處理能力，采用的TMS320C6747對浮點運算來說，運算能力非常強(qiáng)。(2)功耗低本實用新型具有低功耗的特點，為未來手持機(jī)和便攜式機(jī)的發(fā)展提供了有力保證。[0009](3)可擴(kuò)展性強(qiáng)本實用新型是由軟件實現(xiàn)導(dǎo)航解算，未來只需經(jīng)過軟件的修改升級也可應(yīng)用于伽利略、格洛納茲和北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。(4)本實用新型不僅可以給普通用戶日常實用，也可供各科研單位和公司開發(fā)使用。

圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型的導(dǎo)航解算流程圖；圖3是本實用新型的軟件算法示意圖。
具體實施方式
參看圖I，本實用新型包括電源及電源控制模塊電源由5V供電，其中一路對IXD模塊供電，一路通過非線性電源芯片TPS54331產(chǎn)生3. 3V的IO電壓和I. 2核電壓供DSP芯片使用。DSP解算控制模塊DSP芯片采用TI公司生產(chǎn)的支持浮點運算的低功耗TMS320C6747，其運行導(dǎo)航解算程序。導(dǎo)航解算程序要采用DSP的03三級優(yōu)化，對特定的程代碼也采用并行流水優(yōu)化。程序在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信得時候采用BIOS進(jìn)行中斷相應(yīng)，合理利用資源，以達(dá)到高速率的要求。接口通信模塊連接各個模塊并負(fù)責(zé)它們之間的通訊，且負(fù)責(zé)響應(yīng)接收外部送入的數(shù)據(jù)。顯示控制模塊將有DSP解算控制模塊送來的所有信息顯示在IXD顯示屏上，為便于人機(jī)交互在程序運行之前可對需顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。其顯示的信息可包括坐標(biāo)、經(jīng)緯度、高度、解算速度等等。存儲器模塊外部送入的數(shù)據(jù)可通過緩存放入存儲器當(dāng)中，也可把運行的結(jié)果存入其中。本實用新型所采用的存儲器是兩片SDRAM (HY57V561620FTP-H)共512M及兩片NANDFLASH。從外部接受的導(dǎo)航數(shù)據(jù)送入DSP中，大量數(shù)據(jù)也可送入SDRAM存儲起來供DSP進(jìn)行高速運算，所采用的TMS320C6747本生支持浮點運算并且每秒可執(zhí)行到1800百萬條浮點指令。通過對DSP的系統(tǒng)優(yōu)化和執(zhí)行軟件流水，來達(dá)到導(dǎo)航解算的實時性要求，最后把所有用戶希望得到的信息送到顯示模塊中供用戶使用。圖2是導(dǎo)航解算流程圖首先接收外部送入的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，通過原始導(dǎo)航數(shù)據(jù)位，來對導(dǎo)航數(shù)據(jù)的前同步位進(jìn)行校驗，然后經(jīng)過導(dǎo)航電文的奇偶校驗，尋找到導(dǎo)航數(shù)據(jù)的起始點；把由導(dǎo)航數(shù)據(jù)計算得到的星歷數(shù)據(jù)存到存儲器中，此星歷數(shù)據(jù)可不斷跟新；其后，通過偽碼起始點采樣值計算出偽距值；再后，由星歷數(shù)據(jù)和偽距值計算得到衛(wèi)星坐標(biāo)和糾正衛(wèi)星發(fā)射時間的時鐘偏差值；最后若衛(wèi)星數(shù)大于4顆，采用最小二乘法計算用戶位置等信息。解算的步驟如下首先通從導(dǎo)航電文中解調(diào)出星歷參數(shù)等參數(shù)然后可計算衛(wèi)星的位置坐標(biāo)。I、計算實際的平均角速度η[0024]η0=- = β^-1.0
0 2π V a3η = n0+ Δη2. 0GM = 3. 986005 X 1014m3/s2。Λη為GPS利用導(dǎo)航電文中給出的平均速度修正量，2、計算歸化時間由于相對論效應(yīng)，為消除衛(wèi)星時鐘影響，一階的相對論效應(yīng)的修正為
廠2R - V·[0030]AtR = eF^Ja ^mEk =~士2 s3.0F = -1^ = -4.442807633XIO-105, μ = 3 · 9 8 6 O O 5 X I 014m3/s2, C =
2. 99792458 X 108m/s, e為衛(wèi)星軌道偏心率，a為衛(wèi)星軌道的長半軸，Ek為衛(wèi)星軌道的偏近點角，Rs為衛(wèi)星的瞬時位置向量，Vs為衛(wèi)星的瞬時速度向量。修正的GPS系統(tǒng)時間為t = ts- Δ ts+ Δ tE4. 0式4. 0中ts為GPS系統(tǒng)時間，Λ ts為GPS系統(tǒng)時間與衛(wèi)星時鐘偏差。于是計算的歸化時間tk為tk = t-toe5. O當(dāng)toe > 302400s，應(yīng)減去 604800s ;當(dāng) toe < -302400s，應(yīng)加上 604800s。3、計算觀測時刻的平近點角MkMk = M0+e · sinEk6. O4、計算偏近點角EkEk = Mk+e · sinEk7. O式7. O為一超越方程，以迭代求解。5、計算真近點角Vk
a/I — ClK=arctanVk8.0
COSjE1i, -e6、計算升交點角距(Kφ k = Vk+ ω9. O7、計算升交點角距<K、衛(wèi)星矢徑r和軌道傾角i的攝動改正項δ u、δ r> Si
-c· " V f1 f1 ~
UUC usSr = Crc Crs [cos 2么 sin 2么]10.08、計算經(jīng)過攝動改正的升交距角k、衛(wèi)星矢徑rk和軌道傾角ik
< rk=a(\-e-co^Ek) + 5u11.0
、h =io9、計算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系的坐標(biāo)xk、yk[0052]
權(quán)利要求1.一種基于DSP的GPS接收機(jī)導(dǎo)航解算裝置，其特征是，包括電源控制模塊、DSP解算控制模塊、接口通信模塊、顯示控制模塊及存儲器模塊，電源控制模塊分別連接DSP解算控制模塊及顯示控制模塊，DSP解算控制模塊的輸出連接顯示控制模塊，DSP解算控制模塊還分別與接口通信模塊及存儲器模塊雙向連接；電源由5V供電，其中一路對顯示控制模塊IXD供電，一路通過非線性電源芯片TPS54331產(chǎn)生3. 3V的IO電壓和I. 2核電壓供給DSP芯片；DSP解算控制模塊的DSP芯片采用支持浮點運算的TMS320C6747，存儲器采用兩片SDRAM 及兩片 NAND FLASH。
專利摘要一種基于DSP的GPS接收機(jī)導(dǎo)航解算裝置，包括電源控制模塊、DSP解算控制模塊、接口通信模塊、顯示控制模塊及存儲器模塊，電源控制模塊分別連接DSP解算控制模塊及顯示控制模塊，DSP解算控制模塊的輸出連接顯示控制模塊，DSP解算控制模塊還分別與接口通信模塊及存儲器模塊雙向連接；電源由5V供電，其中一路對顯示控制模塊LCD供電，一路通過非線性電源芯片TPS54331產(chǎn)生3.3V的IO電壓和1.2核電壓供給DSP芯片；DSP解算控制模塊的DSP芯片采用支持浮點運算的TMS320C6747，存儲器采用兩片SDRAM及兩片NAND FLASH。
文檔編號G01S19/24GK202583466SQ20122010688
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者潘樹國, 王慶, 吳瑋 申請人:東南大學(xué)