[发明专利]一种具有GPS和北斗两种接收模式的双模导航仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种便携式双模导航仪，特别涉及一种具有GPS和北斗两种接收模式的双模导航仪，属于导航领域。

背景技术

全球卫星导航系统可以提供全时域、全天候、高精度的定位服务，在气象监测、交通运输、应急救援等各个方面有着广泛的应用。近年来随着嵌入式技术的进步，导航接收机的体积越来越小，处理器速度越来越快，功能也随之增多。然而，基于单一模式的接收机在某些地域使用时存在一定的局限性，例如受到高楼或者高山等障碍物的遮挡，会产生可见卫星数减少甚至会产生信号失锁的现象，这些都会造成定位的失败。随着人们对服务质量更高要求，卫星导航系统兼容与互操作概念也应运而生，来弥补单模接收机的劣势。早期比较成熟的产品是GPS/GLONASS相结合的接收机，如Ashtech公司、NovAtel公司的产品等，但是该产品中双星座系统导航只是在两个星座分别定位之后相互辅助，只能称之为组合导航接收机，不能称之为双模接收机。在本世纪初，欧盟推出了Galileo计划之后，许多公司转向GPS/Galileo双模接收机的开发，如Septentrio公司、IFEN公司等。

发明内容

本发明提出一种具有GPS和北斗两种接收模式的双模导航仪，可以同时使用两个星座的卫星，使得卫星的可见数量增加，特别在一些信号薄弱的地区，改善了定位的灵敏度、精确度和连续性，从而明显使接收机的可靠性及可用性提高了。

一种具有GPS和北斗两种接收模式的双模导航仪，包括模拟信号处理模块、GPS接收模块、北斗接收模块、处理器模块和电源模块；

其中模拟信号处理模块包括天线、低噪声放大器、滤波器和功分器；天线用于同时接收GPS和北斗卫星的导航信号，接收到的信号通过低噪声放大器和滤波器进行模拟信号的预处理，然后通过功分器将信号分为两路，一路与北斗接收模块相连，一路与GPS接收模块相连；

GPS接收模块包括GPS射频前端模块和基带信号处理模块；GPS射频前端模块将功分器传来的信号进行信号分离和频率变换，由于两种卫星的信号频率不同，因此将它们分离并通过频率变换得到中频信号，并传给基带信号处理模块进行捕获、跟踪、定位解算，最后通过串口将结果传给处理器模块；

北斗接收模块包括北斗射频前端模块、高速A/D、FIFO和FPGA；北斗前端模块用于分离并去除北斗导航信号以外的信号并对其进行频率变换输出中频信号，高速A/D对中频信号进行采集并将结果通过FIFO缓存后传输给FPGA进行捕获、跟踪和同步，FPGA将处理结果传给处理器模块；

处理器模块为OMAP双核处理器，包括DSP核和ARM核；其中的DSP核负责数据的处理计算，将GPS接收模块传来的GPS数据和FPGA传来的北斗数据进行解算以获得位置信息并对两种数据进行融合计算，ARM核负责运行WinCE嵌入式操作系统及外围器件的控制，定位信息通过WinCE嵌入式操作系统的应用软件显示在地图上；

电源模块主要包括电源管理芯片、开关按键和各种电源输入接口；电源管理芯片通过控制线与处理器相连，实现开关机管理、电池充电管理以及低电量提示。

GPS射频前端模块和基带信号处理模块使用集成的GPS射频前端芯片和基带信号处理芯片来实现。

电源模块支持电池供电或USB供电或墙电适配器供电三种方式，输出电压有三种，其中1.2V用于为处理器核供电，3.3V用于其它外设供电，支持热插拔的3.3V电源用于给存储卡供电。

本发明的有益效果：

1.本发明使用单端天线输入的方式同时接收北斗和GPS的卫星信号，通过处理器对两者信号进行处理和融合，这样可以通过选取信号最强的卫星进行定位，从而减小定位的误差，提高定位精度。

2.本发明使用双核OMAP处理器作为处理器平台，设计中利用了ARM核强大的外设控制能力与DSP核高性能数字处理能力，结合WinCE友好的用户界面实现了便携式双模导航仪，本发明仪器具有低功耗、高处理性能的优势。

3.本发明中使用了软件接收机来实现北斗基带信号处理的各项功能以及GPS和北斗信号的融合，提高了信号处理的灵活性与可控性。

附图说明

图1为便携式双模导航仪原理结构图；

图2为图1中的处理器模块原理框图；

图3为电源模块原理框图；

图4为嵌入式操作系统启动流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。