一種基于北斗中頻信號(hào)采集的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于北斗中頻信號(hào)采集的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括相互進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋倍分蓄l信號(hào)采集器以及北斗基帶信號(hào)處理器，其中北斗中頻信號(hào)采集器包括依次連接的射頻前端模塊、射頻前端數(shù)據(jù)處理模塊、A/D采樣模塊以及數(shù)據(jù)傳輸模塊。按照本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的微型導(dǎo)航測(cè)試系統(tǒng)，能夠?qū)Ρ倍飞漕l信號(hào)進(jìn)行信號(hào)采集，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻數(shù)據(jù)流作為衛(wèi)星導(dǎo)航測(cè)試的信號(hào)源，將此信號(hào)源輸入至后續(xù)的北斗基帶信號(hào)處理器進(jìn)行信息的解算處理，由此為實(shí)現(xiàn)北斗信號(hào)處理的測(cè)試工作提供硬件裝置的支持。
【專利說明】
一種基于北斗中頻信號(hào)采集的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于北斗中頻信號(hào)采集的衛(wèi)星導(dǎo)航測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域目前應(yīng)用日益廣泛，我國(guó)也在加緊進(jìn)行北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)工作，現(xiàn)在已經(jīng)形成5GE0+3IGS0+4ME0的北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座，到2020年將擴(kuò)展成為擁有30顆左右的衛(wèi)星全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。對(duì)于市場(chǎng)和各類用戶而言，GPS、北斗等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的終端設(shè)備應(yīng)用技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]目前衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)大多基于數(shù)字處理技術(shù)專用芯片(ASIC)和用于應(yīng)用計(jì)算的快速微處理器而構(gòu)成的，其缺點(diǎn)是算法固定且不容易改變硬件架構(gòu)，但用戶在不同場(chǎng)合和不同應(yīng)用平臺(tái)上對(duì)應(yīng)用對(duì)接收機(jī)的需求也不同，因此需要對(duì)接收機(jī)進(jìn)行功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變從而來滿足更加靈活充分的導(dǎo)航信號(hào)測(cè)試需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種基于北斗中頻信號(hào)采集的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)，其目的在于提出一種特別適用于海洋環(huán)境的北斗中頻信號(hào)的測(cè)試系統(tǒng)，由此為海洋應(yīng)用的不同種類的北斗接收機(jī)信號(hào)處理提供測(cè)試的系統(tǒng)硬件平臺(tái)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種基于北斗中頻信號(hào)采集的衛(wèi)星導(dǎo)航測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括相互進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋倍分蓄l信號(hào)采集器以及北斗基帶信號(hào)處理器，其中北斗中頻信號(hào)采集器包括依次連接的射頻前端模塊、射頻前端數(shù)據(jù)處理模塊、A/D采樣模塊以及數(shù)據(jù)傳輸模塊。
[0006]進(jìn)一步地，所述射頻前端模塊包括依次連接的北斗天線、兩級(jí)低噪聲放大器以及帶通濾波器。
[0007]進(jìn)一步地，所述射頻前端數(shù)據(jù)處理模塊包括正交解調(diào)器以及與其相連為其提供振蕩源的射頻本振頻綜。
[0008]總體而言，通過本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由此能夠取得下列有益效果:能夠?qū)Ρ倍飞漕l信號(hào)進(jìn)行信號(hào)采集，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻數(shù)據(jù)流作為衛(wèi)星導(dǎo)航測(cè)試的信號(hào)源，將此信號(hào)源輸入至后續(xù)的北斗基帶信號(hào)處理器進(jìn)行信息的解算處理，由此實(shí)現(xiàn)北斗信號(hào)處理的測(cè)試工作。
【附圖說明】
[0009]圖1是按照本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)星導(dǎo)航測(cè)試系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是按照本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)星導(dǎo)航測(cè)試系統(tǒng)中的北斗中頻信號(hào)采集器的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3是按照本實(shí)用新型實(shí)施例一實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)星導(dǎo)航測(cè)試系統(tǒng)中的北斗中頻信號(hào)采集器的模塊細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖4是按照本實(shí)用新型實(shí)施例一實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)星導(dǎo)航測(cè)試系統(tǒng)中的北斗基帶信號(hào)處理器的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0014]按照本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的測(cè)試系統(tǒng)，主要包括如下兩個(gè)部分:如圖1所示，本實(shí)用新型涉及的導(dǎo)航測(cè)試系統(tǒng)包括相互進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋倍分蓄l信號(hào)采集器以及北斗基帶信號(hào)處理器。
[0015]如圖2所示，是按照本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的北斗中頻信號(hào)采集器的系統(tǒng)組成示意圖，其中北斗中頻信號(hào)采集器主要完成對(duì)北斗射頻信號(hào)的高速采集與處理，其具體包括相互連接的RF射頻前端、RF射頻前端數(shù)據(jù)處理、A/D模塊以及數(shù)據(jù)傳輸模塊，A/D模塊完成數(shù)據(jù)的采樣和量化，數(shù)據(jù)傳輸模塊主要提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議以及接口。
[0016]實(shí)施例一
[0017]如圖3所示的部分，是具體的北斗中頻信號(hào)采集模塊的細(xì)節(jié)示意圖，按照本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的北斗中頻信號(hào)采集器，該采集器主要包括如下部分:
[0018]!、RF前端模塊
[0019]RF前端模塊設(shè)計(jì)主要包括采集信號(hào)的北斗二代BI天線，以及與其相連的兩級(jí)前端低噪放LNA，其中前端低噪放芯片選擇型號(hào)為HMC476SC70的芯片，在兩級(jí)LNA輸出后接入一級(jí)射頻帶通濾波器(聲表濾波器SAW)，實(shí)際測(cè)試中每級(jí)LNA達(dá)到15dB的增益，兩級(jí)LNA聯(lián)合增益30dB左右，實(shí)際通道中計(jì)入兩級(jí)SAW插損，末級(jí)PI型匹配網(wǎng)絡(luò)衰減，線路和接頭插損等，共計(jì)約1dB的損耗，實(shí)際兩級(jí)低噪放級(jí)聯(lián)獲得20dB的增益。
[0020]2、RF前端數(shù)據(jù)處理
[0021]其中該RF前端數(shù)據(jù)處理選用芯片AD8347做為主模塊，AD8347是一款單芯片、寬帶2.7GHz正交解調(diào)器，并且采用具體型號(hào)為SI4133為其提供射頻本振頻綜芯片，此射頻本振頻綜芯片包含3路PLL鎖相環(huán)路，每路PLL由H)相位檢測(cè)器、LF環(huán)路濾波器、VCO壓控振蕩器和可編程分頻器構(gòu)成。采用1MHz IPPM溫補(bǔ)晶振做為基準(zhǔn)頻率源，射頻輸出通過LC串聯(lián)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配到負(fù)載，第一射頻通道的外部電感的范圍是O?4.6nH，第二射頻通道的外部電感的范圍是0.3nH?6.2nH。
[0022]3、A/D采樣模塊
[0023]其中A/D采樣模塊設(shè)置于RF前端數(shù)據(jù)處理之后進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，實(shí)際板上AD采用Analog Device公司的型號(hào)為AD9233-125芯片，是一款單芯片、12位、125MSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，采用1.8V單電源供電，內(nèi)置一個(gè)高性能采樣保持放大器SHA和片內(nèi)基準(zhǔn)電壓源，最高采樣率可達(dá)125MHz，12位分辯率，模擬帶寬最高可達(dá)650MHz，可做射頻直接帶通采樣，采用差分驅(qū)動(dòng)時(shí)，AD9233能夠?qū)崿F(xiàn)最佳性能。模擬中頻信號(hào)經(jīng)電容交流耦合后進(jìn)入放大通道。
[0024]4、數(shù)據(jù)傳輸模塊
[0025]其中數(shù)據(jù)傳輸模塊包括數(shù)據(jù)的前端處理以及接口處理，其中前端處理是將經(jīng)A/D采樣模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸至作為數(shù)據(jù)傳輸模塊的FPGA，這里需要注意的是FPGA的時(shí)鐘接口，其內(nèi)部的PLL輸入需要專用時(shí)鐘引腳輸入，其中將FPGA的數(shù)據(jù)處理后傳輸至USB2.0接口準(zhǔn)備對(duì)數(shù)據(jù)處理將其傳輸至北斗基帶信號(hào)處理器，其中USB2.0接口采用CY7C68013-56接口芯片。
[0026]其中如圖4所示，為按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的北斗基帶信號(hào)處理器的模塊組成結(jié)構(gòu)示意圖，其中，北斗基帶信號(hào)處理器從中頻信號(hào)采集器中通過捕獲模塊采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并且將捕獲的信號(hào)輸入跟蹤模塊，該跟蹤模塊主要包括碼跟蹤環(huán)及載波跟蹤環(huán)，北斗基帶信號(hào)處理器主要用于對(duì)上述北斗中頻信號(hào)采集器輸送過來的信號(hào)進(jìn)行處理，其中并且該處理器主要完成數(shù)據(jù)處理，各通道(各通道指的是接收的多顆衛(wèi)星信號(hào)通道)的初始化，各通道超前、即時(shí)和滯后相關(guān)值的讀取和存儲(chǔ)，載波跟蹤環(huán)和碼跟蹤環(huán)的環(huán)路控制和性能測(cè)試從而確保數(shù)據(jù)處理的可靠性，TIC時(shí)刻觀測(cè)數(shù)據(jù)的讀取和存儲(chǔ)，載波相位輔助偽距平滑處理，跟蹤多普勒kalman濾波處理，信號(hào)幀數(shù)據(jù)的讀取和導(dǎo)航電文解析、衛(wèi)星定位解算和速度求解、串口協(xié)議的組幀和解幀等各種數(shù)據(jù)接收處理計(jì)算等各項(xiàng)功能，其中上述的北斗基帶信號(hào)處理器各模塊集成于一顆DSP或者是可編程邏輯芯片中，通過與電源，邏輯程序的配合完成上述處理。
[0027]其中在北斗中頻信號(hào)采集器采集完成信號(hào)之后，采用北斗基帶信號(hào)處理器進(jìn)行信號(hào)的處理，由此數(shù)據(jù)處理的過程提取出衛(wèi)星導(dǎo)航的測(cè)試數(shù)據(jù)信息來進(jìn)行測(cè)試信息處理，此數(shù)據(jù)處理過程采用與現(xiàn)有技術(shù)中相同的數(shù)據(jù)過程并且選用數(shù)據(jù)處理芯片即可，在此不再贅述數(shù)據(jù)的詳細(xì)處理過程。
[0028]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于北斗中頻信號(hào)采集的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括相互電連接的北斗中頻信號(hào)采集器以及北斗基帶信號(hào)處理器，其中北斗中頻信號(hào)采集器包括依次連接的射頻前端模塊、射頻前端數(shù)據(jù)處理模塊、A/D采樣模塊以及數(shù)據(jù)傳輸模塊。2.如權(quán)利要求1所述的基于北斗中頻信號(hào)采集的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻前端模塊包括依次連接的北斗天線、兩級(jí)低噪聲放大器以及帶通濾波器。3.如權(quán)利要求2所述的基于北斗中頻信號(hào)采集的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻前端數(shù)據(jù)處理模塊包括正交解調(diào)器以及與其相連為其提供振蕩源的射頻本振頻綜。
【文檔編號(hào)】G01S19/23GK205562813SQ201620113602
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年2月4日
【發(fā)明人】汪捷, 馬曲立, 李川章, 鐘斌, 王 忠, 陳海岳, 紀(jì)兵, 李厚樸
【申請(qǐng)人】中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)