[实用新型]GPS中频信号采样器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种GPS中频信号采样器，属于GPS数据采集领域。

背景技术

国际上关于GPS软件接收机的研究已经开展了十几年的时间，但我国在此方面的研究才刚刚起步，技术上与先进国家存在较大差距。然而在军事领域，美国及其盟军在导弹、航空飞行器方面正逐步用GPS为主的导航制导技术取代常规的纯惯性、地形匹配和数字影像匹配等方法，在海湾战争、伊拉克战争中发挥了巨大的威力，但这些高动态、高灵敏度的GPS接收机外方对我国实行了严格的禁运政策。因此，必须研制具有自主知识产权的高性能GPS接收机。

在传统的GPS接收机中，信号捕获的算法全部在ASIC芯片内部实现，用户很难改变相应的参数或更换新的算法，而软件接收机设计方法将专用ASIC芯片实现的信号处理功能改为通用芯片依靠软件实现，这为接收机数字信号处理算法的实现带来了极大的灵活性，是未来接收机设计技术的发展方向。通过软件进行信号处理的方法能够避免硬件接收机中与温度或时间相关的部件造成的非线性问题，并能大幅度的降低产品前期开发成本，并能同时兼容包括GPS、北斗导航系统、俄罗斯GLONASS导航系统和欧洲的伽利略导航系统等。

嵌入式GPS软件接收机将传统接收机中靠专用芯片实现的信号处理功能改用软件来实现，使得只要通过更换一套软件就可以接收到新的卫星信号或实现接收机的性能升级。软件接收机数字信号处理的特点使得其在微弱信号处理和多信号兼容等方面具有极大的优势。GPS中频信号采样器是开发软件接收机必备的仪器。目前世界上一些国家的科研机构已经开发出了适合于软件接收机开发的中频信号采样器，但是这些产品都价格昂贵且内部结构不公开，使得开发自主知识产权的软件接收机受到很大的限制。

发明内容

本实用新型为了解决开发软件接收机必需的GPS数据问题，打破世界上一些先进国家在GPS软件接收机的垄断地位而提出一种GPS中频信号采样器。

本实用新型的GPS中频信号采样器，其结构包括：射频前端模块、FPGA模块、USB接口芯片、USB接口及电源模块，其中：射频前端模块与FPGA模块双向相连，FPGA模块输出端连接USB接口芯片输入端，USB接口芯片连接USB接口，电源模块分别给射频前端模块及FPGA模块、USB接口芯片和USB接口供电。

本实用新型能广泛应用于嵌入式软件接收机的研究和开发，为研发具有自主知识产权的软件接收机提供GPS数据，能大幅度降低产品前期开发成本，并能同时兼容包括GPS、北斗导航系统、俄罗斯GLONASS导航系统和欧洲的伽利略导航系统等，总体来说具有如下特点：1、体积小，重量轻：体积约为20*15*5.5立方厘米，重约500克；2、价格低：本实用新型的定位装置约为10000-20000元，远低于现有的各种定位装置价格；3、使用方便：使用人员在地物上站立几秒即可完成对该点的GPS数据采集。

附图说明

图1是本实用新型的硬件结构示意图。

图2是本实用新型中射频前端模块与FPGA模块的接口示意图。

图3是本实用新型中FPGA模块的接口信号控制时序图。

图4是本实用新型中USB接口芯片与FPGA模块的接口示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型基于射频前端、FPGA和USB的GPS中频数据采集技术的GPS中频信号采样器，其结构包括：射频前端模块、FPGA模块、USB接口芯片、USB接口及电源模块，其中：射频前端模块与FPGA模块双向相连，FPGA模块输出端连接USB接口芯片输入端，USB接口芯片连接USB接口，电源模块分别给射频前端模块及FPGA模块、USB接口芯片和USB接口供电；所述FPGA模块包括串并转换模块、控制模块和数据缓冲模块，其中：串并转换模块与射频前端模块双向相连，串并转换模块输出端连接数据缓冲模块输入端，控制模块和数据缓冲模块的输出端均连接USB接口芯片的输入端。本实用新型的工作流程为：射频前端模块接收卫星信号并对信号进行放大、滤波、下变频和模数转换后输出数字信号到FPGA模块，FPGA将信号由2位串行转换成16位的并行数据并送入缓冲，同时控制USB接口芯片工作，将该并行数据传送到USB接口芯片的端点FIFO中，PC机的上位机程序完成对端点FIFO中数据的接收和存储。