本發(fā)明涉及gnss測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于inmarsat系統(tǒng)的星基增強(qiáng)接收機(jī)。

背景技術(shù)：

星基增強(qiáng)系統(tǒng)是目前主要的gnss增強(qiáng)系統(tǒng)之一。相比于局域差分系統(tǒng)，該系統(tǒng)大大降低了差分定位精度對(duì)于基線長(zhǎng)度的依賴，同時(shí)由于基于同步軌道衛(wèi)星的播發(fā)方式，使其能夠?qū)o(wú)網(wǎng)絡(luò)、地面無(wú)線電站無(wú)法覆蓋的區(qū)域依然能夠提供差分服務(wù)，并且接收機(jī)無(wú)需增加額外的無(wú)線電接收設(shè)備接收差分信息。而inmarsat通信衛(wèi)星系統(tǒng)自1979年發(fā)展運(yùn)行至今，因其自身系統(tǒng)建設(shè)完善，空間衛(wèi)星資源豐富以及商業(yè)運(yùn)營(yíng)成熟等特點(diǎn)，可以被認(rèn)為是一種良好的星基增強(qiáng)系統(tǒng)的空間轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)。尤其對(duì)于公司個(gè)體而言，可以通過(guò)架設(shè)基站、租用inmarsat衛(wèi)星平臺(tái)的方式，可以以合理的成本建立適用于自身的gnss增強(qiáng)系統(tǒng)。這要求gnss導(dǎo)航接收機(jī)在接收導(dǎo)航信號(hào)的同時(shí)還要兼容inmarsat通信衛(wèi)星廣播信號(hào)的接收。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種基于inmarsat系統(tǒng)的星基增強(qiáng)接收機(jī)，包括

射頻前端模塊，所述射頻前端模塊包括天線、前置低噪聲放大器、前置濾波器和gnss射頻芯片，所述射頻前端模塊用于實(shí)現(xiàn)gnss射頻信號(hào)和inmarsat射頻信號(hào)的接收、濾波、下變頻和模數(shù)轉(zhuǎn)換，所述的射頻前端模塊將由天線接收到的gnss射頻信號(hào)和inmarsat射頻信號(hào)進(jìn)行放大和濾波后變換到數(shù)字中頻信號(hào)，并交由基帶信號(hào)處理模塊做進(jìn)一步處理；

基帶信號(hào)處理模塊，用于接收數(shù)字中頻信號(hào)，所述基帶信號(hào)處理模塊包括fpga芯片、dsp芯片，

fpga芯片具有信號(hào)快捕電路、環(huán)路跟蹤電路、fft信號(hào)檢測(cè)電路和inmarsat信號(hào)跟蹤電路，

信號(hào)快捕電路對(duì)gnss信號(hào)的傳輸延遲和多普勒頻偏這兩個(gè)信號(hào)參數(shù)進(jìn)行解算以捕獲gnss信號(hào)，環(huán)路跟蹤電路對(duì)捕獲的gnss信號(hào)進(jìn)行進(jìn)行載波跟蹤/偽碼跟蹤；

fft信號(hào)檢測(cè)電路用于采集inmarsat信號(hào)，inmarsat信號(hào)跟蹤電路用于對(duì)inmarsat信號(hào)進(jìn)行載波跟蹤，并輸出偽距觀測(cè)量、載波觀相位測(cè)量；

dsp芯片包括第一位同步電路、第一幀電文提取電路和第二同步電路、第二幀電文提取電路，第一位同步電路用于對(duì)環(huán)路跟蹤電路進(jìn)行過(guò)載波跟蹤/偽碼跟蹤的gnss信號(hào)進(jìn)行同步，并發(fā)送到第一幀電文提取電路進(jìn)行電文提取以輸出導(dǎo)航電文，第二同步電路用于對(duì)inmarsat信號(hào)跟蹤電路進(jìn)行過(guò)載波跟蹤的inmarsat信號(hào)進(jìn)行同步，并發(fā)送到第二幀電文提取電路進(jìn)行電文提取以輸出修正數(shù)據(jù)；

導(dǎo)航解算模塊，根據(jù)獲得的偽距觀測(cè)量、載波觀相位測(cè)量、導(dǎo)航電文以及修正數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)航定位解算，輸出定位結(jié)果。

上述的基于inmarsat系統(tǒng)的星基增強(qiáng)接收機(jī)，其中，信號(hào)捕獲電路使用基于fft補(bǔ)償?shù)姆侄纹ヅ錇V波器的快捕方法對(duì)gnss信號(hào)的傳輸延遲和多普勒頻偏這兩個(gè)信號(hào)參數(shù)進(jìn)行解算以捕獲gnss信號(hào)。

上述的基于inmarsat系統(tǒng)的星基增強(qiáng)接收機(jī)，其中，環(huán)路跟蹤電路利用載波鎖頻環(huán)、載波鎖相環(huán)以及碼鎖相環(huán)對(duì)gnss信號(hào)進(jìn)行跟蹤。

上述的基于inmarsat系統(tǒng)的星基增強(qiáng)接收機(jī)，其中，fft信號(hào)檢測(cè)電路使用fft信號(hào)檢測(cè)方法對(duì)由inmarsat信號(hào)的數(shù)字中頻信號(hào)經(jīng)平方組合后得到的復(fù)數(shù)載波信號(hào)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)并解算后得出多普勒頻偏參數(shù)，以獲取inmarsat信號(hào)；

成功獲取inmarsat信號(hào)后，再將獲取inmarsat信號(hào)進(jìn)行積分降采樣，采樣速率降到inmarsat數(shù)據(jù)符號(hào)率的八倍后，發(fā)送至inmarsat信號(hào)跟蹤電路進(jìn)行載波同步處理。

上述的基于inmarsat系統(tǒng)的星基增強(qiáng)接收機(jī)，其中，完成載波同步后，inmarsat基帶信號(hào)處理通道進(jìn)行位同步處理；

在位同步處理中采用gardner位同步算法對(duì)inmarsat信號(hào)中的位定時(shí)同步信息進(jìn)行提取，以獲得正確的比特信息，同時(shí)在獲得同步信息后對(duì)之前積分將采樣的積分起始位置進(jìn)行調(diào)整，以此減少相干積分跨比特沿的情況。

上述的基于inmarsat系統(tǒng)的星基增強(qiáng)接收機(jī)，其中，當(dāng)完成位同步之后，第二幀電文提取電路進(jìn)行幀同步、viterbi譯碼、去加擾以及有效用戶數(shù)據(jù)提取操作以輸出定位修正量。

上述的基于inmarsat系統(tǒng)的星基增強(qiáng)接收機(jī)，其中，所述導(dǎo)航解算模塊利用inmarsat信號(hào)處理通道輸出的定位修正量對(duì)偽距觀測(cè)量、載波觀相位測(cè)量進(jìn)行修正，再利用最小二乘方法或卡爾曼濾波方法進(jìn)行導(dǎo)航定位解算，輸出最終的導(dǎo)航定位解算結(jié)果。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明設(shè)計(jì)的接收機(jī)擺脫了局域差分系統(tǒng)導(dǎo)航精度對(duì)于基線長(zhǎng)度的依賴性，只要能穩(wěn)定接收衛(wèi)星信號(hào)，即可在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度導(dǎo)航定位。

2、本發(fā)明采用的射頻前端模塊和基帶信號(hào)處理模塊能夠接收和處理gps/glonass/bdii三導(dǎo)航系統(tǒng)全頻點(diǎn)導(dǎo)航信號(hào)，這將顯著提升本發(fā)明設(shè)計(jì)的接收機(jī)的導(dǎo)航定位的連續(xù)性和有效性。此外，該模塊采用集成設(shè)計(jì)，能有效降低功耗。

3、本發(fā)明采用inmarsat基帶信號(hào)處理多通道設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同inmarsat通信衛(wèi)星的跟蹤，實(shí)現(xiàn)接收機(jī)在跨inmarsat系統(tǒng)覆蓋區(qū)域時(shí)仍能不間斷穩(wěn)定獲取修正數(shù)據(jù)的功能。

4、本發(fā)明在不改變通用導(dǎo)航接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的前提下，加入inmarsat信號(hào)解調(diào)解碼的處理，提高了本接收機(jī)設(shè)計(jì)的兼容性。同時(shí)，在inmarsat信號(hào)位同步方法中采用gardner算法這種基于差值濾波器的全數(shù)字同步算法，不用實(shí)時(shí)調(diào)整采樣時(shí)鐘，減輕了模塊間的交互負(fù)擔(dān)，降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、外形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。

圖1為本發(fā)明提供的一種基于inmarsat系統(tǒng)的星基增強(qiáng)接收機(jī)的簡(jiǎn)要示意圖；

圖2為本發(fā)明進(jìn)行定位解算的原理圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。

本發(fā)明提供了一種基于inmarsat系統(tǒng)的星基增強(qiáng)接收機(jī)，包括

射頻前端模塊，所述射頻前端模塊包括天線、前置低噪聲放大器、前置濾波器和gnss射頻芯片，所述射頻前端模塊用于實(shí)現(xiàn)gnss射頻信號(hào)和inmarsat射頻信號(hào)的接收、濾波、下變頻和模數(shù)轉(zhuǎn)換，所述的射頻前端模塊將由天線接收到的gnss射頻信號(hào)和inmarsat射頻信號(hào)進(jìn)行放大和濾波后變換到數(shù)字中頻信號(hào)，并交由基帶信號(hào)處理模塊做進(jìn)一步處理；

基帶信號(hào)處理模塊，用于接收數(shù)字中頻信號(hào)，所述基帶信號(hào)處理模塊包括fpga芯片、dsp芯片，

fpga芯片具有信號(hào)快捕電路、環(huán)路跟蹤電路、fft信號(hào)檢測(cè)電路和inmarsat信號(hào)跟蹤電路，

信號(hào)快捕電路對(duì)gnss信號(hào)的傳輸延遲和多普勒頻偏這兩個(gè)信號(hào)參數(shù)進(jìn)行解算以捕獲gnss信號(hào)，環(huán)路跟蹤電路對(duì)捕獲的gnss信號(hào)進(jìn)行進(jìn)行載波跟蹤/偽碼跟蹤；

fft信號(hào)檢測(cè)電路用于采集inmarsat信號(hào)，inmarsat信號(hào)跟蹤電路用于對(duì)inmarsat信號(hào)進(jìn)行載波跟蹤，并輸出偽距觀測(cè)量、載波觀相位測(cè)量；

dsp芯片包括第一位同步電路、第一幀電文提取電路和第二同步電路、第二幀電文提取電路，第一位同步電路用于對(duì)環(huán)路跟蹤電路進(jìn)行過(guò)載波跟蹤/偽碼跟蹤的gnss信號(hào)進(jìn)行同步，并發(fā)送到第一幀電文提取電路進(jìn)行電文提取以輸出導(dǎo)航電文，第二同步電路用于對(duì)inmarsat信號(hào)跟蹤電路進(jìn)行過(guò)載波跟蹤的inmarsat信號(hào)進(jìn)行同步，并發(fā)送到第二幀電文提取電路進(jìn)行電文提取以輸出修正數(shù)據(jù)；

導(dǎo)航解算模塊，根據(jù)獲得的偽距觀測(cè)量、載波觀相位測(cè)量、導(dǎo)航電文以及修正數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)航定位解算，輸出定位結(jié)果。

在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中，信號(hào)捕獲電路使用基于fft補(bǔ)償?shù)姆侄纹ヅ錇V波器的快捕方法對(duì)gnss信號(hào)的傳輸延遲和多普勒頻偏這兩個(gè)信號(hào)參數(shù)進(jìn)行解算以捕獲gnss信號(hào)。

在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中，環(huán)路跟蹤電路利用載波鎖頻環(huán)、載波鎖相環(huán)以及碼鎖相環(huán)對(duì)gnss信號(hào)進(jìn)行跟蹤。gnss基帶信號(hào)處理通在碼鎖相環(huán)中使用窄相關(guān)技術(shù)和strobe相關(guān)器技術(shù)抑制多徑信號(hào)對(duì)觀測(cè)量的影響。

在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中，fft信號(hào)檢測(cè)電路使用fft信號(hào)檢測(cè)方法對(duì)由inmarsat信號(hào)的數(shù)字中頻信號(hào)經(jīng)平方組合后得到的復(fù)數(shù)載波信號(hào)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)并解算后得出多普勒頻偏參數(shù)，以獲取inmarsat信號(hào)；

成功獲取inmarsat信號(hào)后，再將獲取inmarsat信號(hào)進(jìn)行積分降采樣，采樣速率降到inmarsat數(shù)據(jù)符號(hào)率的八倍后，發(fā)送至inmarsat信號(hào)跟蹤電路進(jìn)行載波同步處理。

在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中，完成載波同步后，inmarsat基帶信號(hào)處理通道進(jìn)行位同步處理；

在位同步處理中采用gardner位同步算法對(duì)inmarsat信號(hào)中的位定時(shí)同步信息進(jìn)行提取，以獲得正確的比特信息，同時(shí)在獲得同步信息后對(duì)之前積分將采樣的積分起始位置進(jìn)行調(diào)整，以此減少相干積分跨比特沿的情況。

在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中，當(dāng)完成位同步之后，第二幀電文提取電路進(jìn)行幀同步、viterbi譯碼、去加擾以及有效用戶數(shù)據(jù)提取操作以輸出定位修正量。

在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中，所述導(dǎo)航解算模塊利用inmarsat信號(hào)處理通道輸出的定位修正量對(duì)偽距觀測(cè)量、載波觀相位測(cè)量進(jìn)行修正，再利用最小二乘方法或卡爾曼濾波方法進(jìn)行導(dǎo)航定位解算，輸出最終的導(dǎo)航定位解算結(jié)果。

可選的，gnss射頻芯片可選用導(dǎo)航通用射頻芯片max2769。

實(shí)施例一

下面就圖1和圖2所輸出的一個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供了一種接收機(jī)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步的描述。圖1所示的是該設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要包括射頻前端模塊11、fpga芯片12和dsp芯片13。射頻前端模塊11向fpga芯片12輸出gnss數(shù)字中頻信號(hào)和inmarsat數(shù)字中頻信號(hào)，fpga芯片12對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行載波和偽碼跟蹤，并將剝離了載波和偽碼后的數(shù)據(jù)輸出至dsp芯片13，dsp芯片13進(jìn)行后續(xù)的位同步、幀同步、電文提取和導(dǎo)航解算處理。

圖2所示的是gnss信號(hào)和inmarsat信號(hào)的基帶處理流程。由于inmarsat信號(hào)體制與gnss信號(hào)體制的不同，相應(yīng)的基帶處理流程也有區(qū)別。

針對(duì)gnss信號(hào)，fpga芯片12首先由信號(hào)快捕電路22對(duì)gnss信號(hào)進(jìn)行捕獲，估計(jì)該信號(hào)的多普勒和碼相位參數(shù)；環(huán)路跟蹤電路23根據(jù)估計(jì)出的參數(shù)進(jìn)行載波和偽碼的跟蹤，并將生成的偽距和載波相位觀測(cè)量輸出至導(dǎo)航解算模塊26；完成跟蹤后，由dsp芯片13的第一位同步電路24使用直方圖法進(jìn)行位同步處理，獲得正確的比特信息，并輸出至第一幀電文提取電路25；第一幀電文提取電路25依據(jù)gnss信號(hào)的電文格式從獲得的比特信息中提取導(dǎo)航電文，并將其輸出至導(dǎo)航解算模塊26。

針對(duì)inmarsat信號(hào)，fpga芯片12首先由fft信號(hào)檢測(cè)電路27對(duì)inmarsat信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并估計(jì)其多普勒參數(shù)；inmarsat信號(hào)跟蹤電路28根據(jù)估計(jì)出的參數(shù)進(jìn)行載波跟蹤；完成跟蹤后，由dsp芯片13的第二同步電路29使用gardner算法進(jìn)行位定時(shí)同步信息的提取，向第二幀電文提取電路30輸出正確的比特信息，同時(shí)將位定時(shí)信息反饋至跟蹤模塊28，用以調(diào)整相干積分起始點(diǎn)；第二幀電文提取電路30依據(jù)inmarsat信號(hào)電文格式從獲得的比特信息中提取修正數(shù)據(jù)，并輸出至導(dǎo)航解算模塊26。

最終，導(dǎo)航解算模塊30根據(jù)獲得導(dǎo)航電文、偽距和載波相位觀測(cè)量以及修正數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)航定位解算，輸出定位結(jié)果。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明設(shè)計(jì)的接收機(jī)擺脫了局域差分系統(tǒng)導(dǎo)航精度對(duì)于基線長(zhǎng)度的依賴性，只要能穩(wěn)定接收衛(wèi)星信號(hào)，即可在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度導(dǎo)航定位。

2、本發(fā)明采用的射頻前端模塊和基帶信號(hào)處理模塊能夠接收和處理gps/glonass/bdii三導(dǎo)航系統(tǒng)全頻點(diǎn)導(dǎo)航信號(hào)，這將顯著提升本發(fā)明設(shè)計(jì)的接收機(jī)的導(dǎo)航定位的連續(xù)性和有效性。此外，該模塊采用集成設(shè)計(jì)，能有效降低功耗。

3、本發(fā)明采用inmarsat基帶信號(hào)處理多通道設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同inmarsat通信衛(wèi)星的跟蹤，實(shí)現(xiàn)接收機(jī)在跨inmarsat系統(tǒng)覆蓋區(qū)域時(shí)仍能不間斷穩(wěn)定獲取修正數(shù)據(jù)的功能。

4、本發(fā)明在不改變通用導(dǎo)航接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的前提下，加入inmarsat信號(hào)解調(diào)解碼的處理，提高了本接收機(jī)設(shè)計(jì)的兼容性。同時(shí)，在inmarsat信號(hào)位同步方法中采用gardner算法這種基于差值濾波器的全數(shù)字同步算法，不用實(shí)時(shí)調(diào)整采樣時(shí)鐘，減輕了模塊間的交互負(fù)擔(dān)，降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度。

以上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。