一種提高衛(wèi)星偽距精度的電路結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)捕獲和跟蹤，具體是指一種提尚衛(wèi)星偽距精度的電路結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)是一種利用繞地球軌道運(yùn)行的一組衛(wèi)星向接收機(jī)提供信號(hào)的導(dǎo)航系統(tǒng)，接收機(jī)根據(jù)這些信號(hào)估計(jì)其相對(duì)于地球的位置。此類衛(wèi)星系統(tǒng)包括由美國(guó)部署和維護(hù)的GPS系統(tǒng)、由蘇聯(lián)部署并由俄羅斯聯(lián)邦維護(hù)的GL0NASS系統(tǒng)、目前正由歐洲聯(lián)盟部署的GALILEO系統(tǒng)以及中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)等。
[0003]導(dǎo)航衛(wèi)星在任一頻點(diǎn)上通常同時(shí)發(fā)射同相I支路和正交Q支路兩種合成信號(hào)。I支路通常加載C碼民用信號(hào)，Q支路通常加載P碼軍用信號(hào)。C碼信號(hào)碼長(zhǎng)短，周期短，碼寬長(zhǎng)，接收機(jī)捕獲C碼速度快，但偽距精度較差；P碼信號(hào)碼長(zhǎng)長(zhǎng)，周期長(zhǎng)，碼寬短，捕獲困難，偽距精度高。P碼的碼長(zhǎng)短的有I秒或更短，長(zhǎng)得有7天或更久，越長(zhǎng)的碼長(zhǎng)導(dǎo)致直捕越困難。而P碼的周期通常為C碼的十分之一，較短的碼寬可以極大地提高測(cè)量精度，因而接收機(jī)都先搜索、捕獲C碼信號(hào)，然后從C碼信號(hào)中獲取時(shí)間信息，并以此計(jì)算出當(dāng)前P碼的碼相位，快速捕獲P碼信號(hào)并實(shí)現(xiàn)跟蹤，從而利用P碼高偽距精度提高測(cè)量精度。
[0004]對(duì)于GL0NASS信號(hào)而言，C碼碼長(zhǎng)為511碼片，碼速率為0.511Mcps，P碼碼長(zhǎng)為5110000個(gè)碼片，碼速率為5.llMcps，是C碼速率的10倍，而碼寬為C碼的十分之一。與C碼測(cè)量精度相比，GNSS接收機(jī)通常能更精確地測(cè)量P碼相位，而這與P碼相對(duì)較短的碼寬和較長(zhǎng)的周期有直接關(guān)系。
[0005]目前，常見的衛(wèi)星信號(hào)電路結(jié)構(gòu)和方法僅僅針對(duì)C碼進(jìn)行，如圖1所示。但是在一些對(duì)偽距精度有更高要求、需要精密定位的領(lǐng)域而言，采用C碼與P碼同時(shí)跟蹤，獲取更高偽距精度的方案應(yīng)運(yùn)而生，如圖2所示。不過，雖然該方案的產(chǎn)生提高了偽距的精度，但也帶來了電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占據(jù)空間大、功耗大的問題。如何提供一種定位精度高且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的信號(hào)電路結(jié)構(gòu)，是一個(gè)亟待解決的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種可同時(shí)跟蹤C(jī)碼和P碼信號(hào)且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的提高衛(wèi)星偽距精度的電路結(jié)構(gòu)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的提高衛(wèi)星偽距精度的電路結(jié)構(gòu)包括混頻器、載波NC0、碼NCO、C碼發(fā)生器、第一移位寄存器、P碼發(fā)生器、第二移位寄存器、切換電路、I支路相關(guān)器、Q支路相關(guān)器、積分和清零模塊以及處理器；所述的處理器分別與所述的積分和清零模塊、載波NCO以及碼NCO相連接；所述的載波NCO與混頻器相連接；所述的積分和清零模塊分別與所述的I支路相關(guān)器以及Q支路相關(guān)器連接；所述的載波NC0、碼NCO分別與系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)相連接；所述的C碼發(fā)生器分別與所述的第一移位寄存器以及所述的碼NCO相連接；所述的P碼發(fā)生器分別與所述的第二移位寄存器以及所述的碼NCO相連接；還包括切換電路，所述的處理器與C碼及P碼之間的切換電路相連接，用以控制C碼信號(hào)和P碼信號(hào)的切換；c碼相應(yīng)于衛(wèi)星信號(hào)的民碼信號(hào)或I支路信號(hào)，P碼相應(yīng)于衛(wèi)星信號(hào)的軍碼信號(hào)或Q支路信號(hào)，或者所述的I支路信號(hào)與所述的Q支路信號(hào)均為民碼信號(hào)，或者所述的I支路信號(hào)與所述的Q支路信號(hào)均為軍碼信號(hào)。
[0008]進(jìn)一步地，所述的電路結(jié)構(gòu)可用于GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的I支路信號(hào)和Q支路信號(hào)的同時(shí)接收，所述的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星為格洛納斯衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星、伽利略衛(wèi)星或者GPS衛(wèi)星。
[0009]采用了本實(shí)用新型的提高衛(wèi)星偽距精度的電路結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)C碼捕獲的接收機(jī)通道中，增加了 P碼設(shè)計(jì)，在完成C碼捕獲和跟蹤后，通過時(shí)間信息啟動(dòng)P碼，實(shí)現(xiàn)了 C碼和P碼的同時(shí)跟蹤。不但提高了偽距精度，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中民碼(C碼)精確度不高的缺陷，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，捕獲速度快。
【附圖說明】
[0010]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的C碼跟蹤電路結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的C碼與P碼同時(shí)跟蹤的電路結(jié)構(gòu)示意圖
[0012]圖3為本實(shí)用新型提高衛(wèi)星偽距精度的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了能夠更清楚地描述本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
[0014]請(qǐng)參閱圖3所示，為本實(shí)用新型的提高衛(wèi)星偽距精度的電路結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型的提高衛(wèi)星偽距精度的電路結(jié)構(gòu)，除了包括混頻器、載波NC0、碼NC0、C碼發(fā)生器、第一移位寄存器、P碼發(fā)生器、第二移位寄存器、切換電路、I支路相關(guān)器、Q支路相關(guān)器、積分和清零模塊以及處理器；所述的處理器分別與所述的積分和清零模塊、載波NCO以及碼NCO相連接；所述的載波NCO與混頻器相連接；所述的積分和清零模塊分別與所述的I支路相關(guān)器以及Q支路相關(guān)器連接；所述的載波NC0、碼NCO分別與系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)相連接；所述的C碼發(fā)生器分別與所述的第一移位寄存器以及所述的碼NCO相連接；所述的P碼發(fā)生器分別與所述的第二移位寄存器以及所述的碼NCO相連接；還包括切換電路，所述的處理器與C碼及P碼之間的切換電路相連接，用以控制C碼信號(hào)和P碼信號(hào)的切換。C碼相應(yīng)于衛(wèi)星信號(hào)的民碼信號(hào)或I支路信號(hào)，P碼相應(yīng)于衛(wèi)星信號(hào)的軍碼信號(hào)或Q支路信號(hào)。
[0015]積分和清零模塊的第一至第四輸入端與I2信號(hào)相連接，積分和清零模塊的第五至第八輸入端與Q2信號(hào)相連接，第一至第四輸入端輸入的I2信號(hào)與第一移位寄存器或第二移位寄存器輸出的超前信號(hào)相乘，第五至第八輸入端輸入的92信號(hào)與第一移位寄存器或第二移位寄存器輸出的超前信號(hào)相乘，相乘后的信號(hào)經(jīng)積分清零單元輸出至處理器。
[0016]與圖2相比，本實(shí)用新型的C碼發(fā)生器與P碼發(fā)生器共用載波環(huán)路，電路簡(jiǎn)潔，節(jié)省了一個(gè)混頻器、一個(gè)載波NC0、一個(gè)碼NC0、四個(gè)積分和清零模塊，兩個(gè)I支路相關(guān)器和兩個(gè)Q支路相關(guān)器，不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且節(jié)約資源，降低了成本及功耗。
[0017]其中，C碼及P碼切換電路控制C碼和P碼信號(hào)的切換。
[0018]具體包括以下步驟:
[0019](I)接收機(jī)完成C碼捕獲與跟蹤；
[0020](2)根據(jù)C碼信號(hào)獲取衛(wèi)星時(shí)間信息；
[0021](3)利用時(shí)間信息和C碼、P碼的時(shí)序關(guān)系控制P碼啟動(dòng)；
[0022](4)切換至P碼并進(jìn)行P碼跟蹤，同時(shí)D支路實(shí)現(xiàn)對(duì)C碼跟蹤。
[0023]即接收機(jī)完成C碼捕獲與跟蹤，獲得相應(yīng)衛(wèi)星時(shí)間信息，然后，利用時(shí)間信息啟動(dòng)P碼，完成C碼和P碼之間的信號(hào)切換，最后利用P碼進(jìn)行跟蹤。
[0024]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)可用于GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星等的I支路信號(hào)和Q支路信號(hào)的同時(shí)接收，所述的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星為格洛納斯衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星、伽利略衛(wèi)星或者GPS衛(wèi)星。
[0025]對(duì)于北斗衛(wèi)星而言，BI和B2的I支路為C碼信號(hào)，碼長(zhǎng)為1ms，2046個(gè)碼片，速率為2.046Mcps，而Q支路為P碼信號(hào)，速率10.23Mcps ;對(duì)于GPS衛(wèi)星信號(hào)而言，LI通道上的I支路信號(hào)，碼長(zhǎng)為1013個(gè)碼片，速率為1.023Mcps，而Q支路上的速率為10.23Mcps，因此，本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)可用于同時(shí)接收GL0NASS衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星、伽利略衛(wèi)星以及GPS衛(wèi)星等的I支路和Q支路相似信號(hào)。
[0026]該實(shí)用新型的高精度衛(wèi)星信號(hào)電路結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)C碼捕獲的接收機(jī)設(shè)計(jì)中，增加了P碼部分，可同時(shí)跟蹤C(jī)碼和P碼信號(hào)，提高了偽距精度，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中民碼(C碼)的精度不高的缺陷，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約了資源，降低了成本及功耗。
[0027]作為一種變形，本實(shí)用新型的信號(hào)電路結(jié)構(gòu)，可同時(shí)跟蹤C(jī)碼和P碼信號(hào)，可只跟蹤C(jī)碼信號(hào)，也可同時(shí)跟蹤I支路和Q支路同為民碼的兩路信號(hào)。
[0028]上述實(shí)施例為本專利較佳的實(shí)施例，并非用來限制本實(shí)用新型的實(shí)施范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在未脫離本實(shí)用新型原理的前提下，所作的改進(jìn)、變化、組合、替代等，均屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
[0029]在此說明書中，本實(shí)用新型已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以做出各種修改和變換而不背離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高衛(wèi)星偽距精度的電路結(jié)構(gòu)，包括混頻器、載波NCO、碼NCO、C碼發(fā)生器、第一移位寄存器、P碼發(fā)生器、第二移位寄存器、切換電路、I支路相關(guān)器、Q支路相關(guān)器、積分和清零模塊以及處理器；所述的處理器分別與所述的積分和清零模塊、載波NCO以及碼NCO相連接；所述的載波NCO與混頻器相連接；所述的積分和清零模塊分別與所述的I支路相關(guān)器以及Q支路相關(guān)器連接；所述的載波NC0、碼NCO分別與系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)相連接；所述的C碼發(fā)生器分別與所述的第一移位寄存器以及所述的碼NCO相連接；所述的P碼發(fā)生器分別與所述的第二移位寄存器以及所述的碼NCO相連接；其特征在于:還包括切換電路，所述的處理器與C碼及P碼之間的切換電路相連接，用以控制C碼信號(hào)和P碼信號(hào)的切換；C碼相應(yīng)于衛(wèi)星信號(hào)的民碼信號(hào)或I支路信號(hào)，P碼相應(yīng)于衛(wèi)星信號(hào)的軍碼信號(hào)或Q支路信號(hào)，或者所述的I支路信號(hào)與所述的Q支路信號(hào)均為民碼信號(hào)，或者所述的I支路信號(hào)與所述的Q支路信號(hào)均為軍碼信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高衛(wèi)星偽距精度的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的電路結(jié)構(gòu)可用于GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的I支路信號(hào)和Q支路信號(hào)的同時(shí)接收，所述的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星為格洛納斯衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星、伽利略衛(wèi)星或者GPS衛(wèi)星。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種提高衛(wèi)星偽距精度的電路結(jié)構(gòu)，該電路結(jié)構(gòu)包括混頻器、載波NCO、碼NCO、C碼發(fā)生器、第一移位寄存器、P碼發(fā)生器、第二移位寄存器、切換電路、I支路相關(guān)器、Q支路相關(guān)器、積分和清零模塊以及處理器；積分和清零模塊分別與處理器及I支路相關(guān)器和Q支路相關(guān)器相連接，通過切換電路實(shí)現(xiàn)C碼和P碼之間的切換。采用該種結(jié)構(gòu)的提高衛(wèi)星偽距精度的電路結(jié)構(gòu)，可同時(shí)進(jìn)行C碼和P碼信號(hào)跟蹤，在完成C碼捕獲跟蹤后根據(jù)時(shí)間信息控制P碼啟動(dòng)并切換至P碼跟蹤。該種電路結(jié)構(gòu)，不但擁有C碼捕獲速度和P碼的高偽距精度，且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，資源使用少，降低了成本及功耗。
【IPC分類】G01S19/30
【公開號(hào)】CN204807705
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520530690
【發(fā)明人】張維, 宋陽, 郗雷, 翟傳潤(rùn), 孫國(guó)良, 劉曉娟, 鄭志鵬, 段亞龍
【申請(qǐng)人】上海司南衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年7月21日