專利名稱：一種gps接收機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于通信領域，尤其涉及一種GPS接收機。
背景技術：
全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS)接收機通過對衛(wèi)星信號的捕獲和跟蹤來對用戶進行定位，同時計算得到用戶的經(jīng)緯度坐標和高度值等參量。在GPS接收機中，首先通過信號捕獲器得到衛(wèi)星信號的粗略相位和頻率，此時由于得到的衛(wèi)星信號的相位和頻率精度有限，需要進一步通過跟蹤環(huán)路對其進行跟蹤處理，從而得到更精確的衛(wèi)星信號相位和頻率。傳統(tǒng)的GPS接收機跟蹤環(huán)路的結構如圖I所示，包括對GPS信號進行載波跟蹤和碼跟蹤。其中，載波跟蹤將GPS信號從載波中解調(diào)出來，參照圖1，載波回路鑒相器11用來找到本地載波和輸入載波信號之間的相位誤差，其輸出結果通過載波回路濾波器12后送入本地載波發(fā)生器13，從而對本地載波的頻率和相位進行調(diào)整；碼跟蹤是將通過載波跟蹤解調(diào)出的信號與本地C/A碼做相關運算，根據(jù)相關運算的結果得到輸入信號和本地C/A碼的相位差，其結果通過濾波處理后返回給本地C/A碼生成器進行調(diào)整產(chǎn)生新的本地C/A碼，用于參與下一階段的相關運算。上述載波跟蹤和碼跟蹤過程循環(huán)往復，使本地載波的頻率和相位不斷地向GPS信號的頻率和相位靠近，從而實現(xiàn)信號跟蹤。然而，上述載波跟蹤過程需要不斷地計算載波步長、載波相位殘留、碼步長、碼失配采樣間隔等參數(shù)，以實現(xiàn)對上述參數(shù)的調(diào)整，而現(xiàn)有的載波回路鑒相部分通常只限于硬件實現(xiàn)，即只能固定一種計算方法并得到相應的計算結果，一旦硬件固定后，無法再利用現(xiàn)有結構實現(xiàn)更加優(yōu)化的參數(shù)計算，也因此無法達到更加優(yōu)化的跟蹤效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的目的在于提供一種GPS接收機，旨在解決現(xiàn)有的GPS接收機無法實現(xiàn)對跟蹤參數(shù)的靈活處理的問題。本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種GPS接收機，所述GPS接收機包括信號捕獲器，用于對衛(wèi)星信號的相位和頻率進行粗捕獲，產(chǎn)生粗同步信號；信號混頻和相關器，用于將衛(wèi)星信號進行混頻和相關操作，得到并輸出信號相關結果;DSP處理器，用于加載相應的算法，對所述信號相關結果進行鑒相和濾波，并向所述信號混頻和相關器返回信號鑒相和濾波結果；相關結果計算單元，用于根據(jù)信號相關結果進行導航比特和載噪比計算。在本發(fā)明實施例中，通過DSP處理器來完成GPS接收機跟蹤環(huán)路中的鑒相與濾波功能，充分利用了 DSP處理器可以靈活加載不同算法的特點和優(yōu)勢，實現(xiàn)了跟蹤算法的動態(tài)調(diào)整，很好地優(yōu)化了對跟蹤參數(shù)的靈活調(diào)整能力，最終實現(xiàn)了跟蹤靈敏度的提高。


圖I是現(xiàn)有技術提供的GPS接收機跟蹤環(huán)路的結構圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的GPS接收機的結構圖；圖3是現(xiàn)有技術提供的GPS接收機信號捕獲器的結構圖；圖4是本發(fā)明實施例提 供的GPS接收機信號捕獲器的結構圖；圖5是本發(fā)明實施例提供的GPS接收機DSP處理器的具體結構圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。在本發(fā)明實施例中，通過數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor,DSP)來完成GPS接收機跟蹤環(huán)路中的鑒相與濾波功能，充分利用了 DSP處理器對于算法實現(xiàn)的靈活性，實現(xiàn)了跟蹤算法的動態(tài)調(diào)整，很好地優(yōu)化了跟蹤參數(shù)，從而提高了跟蹤靈敏度。圖2示出了本發(fā)明實施例提供的GPS接收機的結構，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關的部分。該GPS接收機包括了信號捕獲器21、信號混頻和相關器22、DSP處理器23和相關結果計算單元24這四個部分，其中信號捕獲器21用于對衛(wèi)星信號的初始相位和頻率進行快速粗捕獲，其傳統(tǒng)的內(nèi)部結構如圖3所示，信號捕獲器21通過信號混頻、下采樣、快速傅利葉變換(Fast FourierTransformation, FFT)和快速傅利葉逆變換(Inverse Fast Fourier Transformation,FFT)等環(huán)節(jié)來實現(xiàn)對衛(wèi)星信號的粗捕獲，并產(chǎn)生粗同步信號，其具體工作原理在此不再詳述。在本發(fā)明實施例中，對現(xiàn)有的FFT和IFFT結構進行了改進，如圖4所示，由FFT運算單元41輸出的信號經(jīng)乘法器42后，再經(jīng)由調(diào)度單元43輸入回FFT運算單元41，此時再由FFT運算單元41輸出的信號即為經(jīng)過了 IFFT運算的信號。本發(fā)明實施例采用的FFT和IFFT共用一個運算單元的結構，有效地減少了硬件面積，降低了硬件成本。信號混頻和相關器22、DSP處理器23和相關結果計算單元24構成了 GPS接收機的跟蹤環(huán)路部分，其中信號混頻和相關器22對GPS信號進行混頻和相關操作，其首先通過混頻器將輸入的GPS信號和本地載波發(fā)生器產(chǎn)生的本地載波信號進行相乘，解調(diào)出中頻信號，并輸出正交的I、Q兩路信號，之后通過相關器將混頻后的信號與本地C/A碼產(chǎn)生器產(chǎn)生的信號進行相關操作，輸出信號相關結果。在本發(fā)明實施例中，本地載波信號的初始頻率和相位根據(jù)信號捕獲器21中輸出的GPS信號粗同步信號的頻率和相位而產(chǎn)生。DSP處理器23，根據(jù)接收信號混頻和相關器22輸出的信號相關結果，并通過加載到DSP處理器23中的算法，對輸入信號進行鑒相和濾波處理，以實現(xiàn)載波跟蹤環(huán)路和碼跟蹤環(huán)路中的濾波和鑒相操作。與此同時，其輸出的信號返回到信號混頻和相關器22中進行下一毫秒的信號混頻與相關操作，以進一步精確本地載波頻率和碼相位。
在本發(fā)明實施例中，DSP處理器23通過對輸入的信號相關結果進行計算，由此得到對衛(wèi)星信號跟蹤精度產(chǎn)生影響的參數(shù)，包括載波步長、載波相位殘留、下一毫秒處理的信號點數(shù)、碼步長和碼失配采樣間隔等，上述參數(shù)是由DSP處理器23根據(jù)不同的信號相關結果，在所加載的算法運行過程中，通過調(diào)用不同的算法函數(shù)而計算得出的，加載的算法函數(shù)的優(yōu)化程度決定了所得出參數(shù)的精度，因此根據(jù)DSP處理器23可以靈活加載不同算法函數(shù)的特性，可以實現(xiàn)對跟蹤參數(shù)的靈活處理，最終實現(xiàn)跟蹤靈敏度的提高。在本發(fā)明實施例中，通過DSP處理器23輸出的鑒相和濾波結果再重新返回到信號混頻和相關器22中，對本地載波和碼相位進行調(diào)整，以進行下一毫秒的信號混頻和相關操作，如此循環(huán)往復，以達到對輸入信號的頻率和相位的精細跟蹤。相關結果計算單元24根據(jù)信號混頻和相關器22輸出的信號相關結果，進行相關結果計算，包括導航比特計算及載噪比計算，用于最終計算得到用戶的經(jīng)緯度坐標和高度 值等參量。圖5示出了本發(fā)明實施例提供的GPS接收機DSP處理器23的具體結構，為了便于說明，僅不出了與本實施例相關的部分。在本發(fā)明實施例中，DSP處理器23包括了數(shù)據(jù)讀取單元231、算法加載單元232、計算單元233和數(shù)據(jù)寫入單元234，其中數(shù)據(jù)讀取單元231讀取由信號混頻和相關器22輸出的信號相關結果，其首先通過接收信號混頻和相關器22的中斷請求，在響應中斷請求后通過查詢存儲內(nèi)容，讀取需要處理的數(shù)據(jù)。算法加載單元232，對算法進行加載，用于計算跟蹤參數(shù)。計算單元233，根據(jù)算法加載單元232加載的算法，對信號相關結果進行計算，以實現(xiàn)濾波和鑒相操作，并輸出濾波和鑒相結果。在本發(fā)明實施例中，針對參數(shù)的不同，計算單元233調(diào)用不同的算法函數(shù)以實現(xiàn)對不同參數(shù)的處理，以實現(xiàn)跟蹤算法的靈活應用。數(shù)據(jù)寫入單元234，將計算單元233計算出的跟蹤參數(shù)返回給混頻和相關器22進行下一毫秒的信號混頻與相關操作，以逐漸鎖定載波頻率和碼相位。在本發(fā)明實施例中，GPS接收機通過DSP處理器對GPS信號進行跟蹤參數(shù)的靈活計算和調(diào)整，以實現(xiàn)對GPS信號跟蹤靈敏度的提高，達到了優(yōu)化GPS信號跟蹤效果的目的。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種GPS接收機，其特征在于，所述GPS接收機包括 信號捕獲器，用于對衛(wèi)星信號的相位和頻率進行粗捕獲，產(chǎn)生粗同步信號； 信號混頻和相關器，用于將衛(wèi)星信號進行混頻和相關操作，并輸出信號相關結果； DSP處理器，用于加載相應的算法，對所述信號相關結果進行鑒相和濾波，得到并向所述信號混頻和相關器返回信號濾波和鑒相結果； 相關結果計算單元，用于根據(jù)信號相關結果進行導航比特和載噪比計算。
2.如權利要求I所述的GPS接收機，其特征在于，所述信號混頻和相關器包括 混頻器，用于將衛(wèi)星信號與本地載波信號進行混頻操作，輸出信號混頻結果； 相關器，用于將所述信號混頻結果與本地C/A碼進行相關操作，輸出信號相關結果。
3.如權利要求2所述的GPS接收機，其特征在于，所述信號混頻和相關器還包括 本地載波發(fā)生器，用于產(chǎn)生本地載波信號； 本地C/A碼產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生本地C/A碼。
4.如權利要求3所述的GPS接收機，其特征在于，所述本地載波發(fā)生器根據(jù)所述粗同步信號得到本地載波信號的初始頻率和相位。
5.如權利要求I所述的GPS接收機，其特征在于，所述信號混頻和相關器還用于接收所述信號濾波和鑒相結果，并根據(jù)所述信號濾波和鑒相結果進行下一毫秒的混頻和相關操作。
6.如權利要求I所述的GPS接收機，其特征在于，所述DSP處理器包括 數(shù)據(jù)讀取單元，用于讀取所述信號相關結果； 算法加載單元，用于加載相應的算法； 計算單元，用于根據(jù)加載的算法對所述信號相關結果進行處理，得到信號濾波和鑒相結果; 數(shù)據(jù)寫入單元，用于將所述信號濾波和鑒相結果返回所述信號混頻和相關器。
全文摘要
本發(fā)明適用于通信領域，提供了一種GPS接收機，包括信號捕獲器，用于對衛(wèi)星信號的相位和頻率進行粗捕獲，產(chǎn)生粗同步信號；信號混頻和相關器，用于將衛(wèi)星信號進行混頻和相關操作，并輸出信號相關結果；DSP處理器，用于加載相應的算法，對所述信號相關結果進行鑒相和濾波，得到并向所述信號混頻和相關器返回信號跟蹤結果；相關結果計算單元，用于根據(jù)信號相關結果進行導航比特和載噪比計算。本發(fā)明通過DSP處理器來完成GPS接收機跟蹤環(huán)路中的鑒相與濾波功能，充分利用了DSP處理器對于算法選擇的靈活性，實現(xiàn)了跟蹤算法的動態(tài)調(diào)整，很好地優(yōu)化了跟蹤參數(shù)。
文檔編號G01S19/37GK102759741SQ201110111669
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權日2011年4月29日
發(fā)明者劉彥存, 李小明, 李釗輝, 王宇峰, 胡勝發(fā) 申請人:安凱(廣州)微電子技術有限公司