[发明专利]一种基于FPGA和DSP的北斗导航接收机伪距测量改进方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于FPGA（现场可编程门阵列）和DSP（数字信号处理器）的北斗导 航接收机伪距测量改进方法，属于卫星导航技术领域。

背景技术

众所周知，全球卫星导航系统是非常重要的空间信息基础设施。卫星导航系统不 仅可以应用于军事、减灾救灾和公共安全领域，也渐渐在个人导航、交通管理、电信、渔业等 众多民用领域发挥巨大的作用。在卫星导航技术中，接收机伪距解算的稳定性，对连续良好 定位有着至关重要的影响。

现有的北斗导航接收机，为了实现同时利用GEO卫星（地球静止轨道卫星）和非GEO 卫星进行定位，为了实现对伪距的计算，如图2所示，使非GEO卫星的子帧头触发1秒为周期 的方波，使GEO卫星的子帧头触发0.6秒为周期的方波，同时产生1秒为周期的TIC_1信号（定 位观测数据锁存使能信号1）。跟踪通道中的计数器，当遇到由子帧头触发的方波的上升沿 时，计数器开始计数；当遇到TIC_1信号的上升沿时，计数器停止计数，并将计数结果放入缓 存器，利用这个计数结果乘以光速来计算伪距值。因为TIC_1信号的上升沿起始位置为随机 的，在实现定位之后，可以得到钟差，把钟差作为反馈量，反馈回FPGA对TIC_1的起始时刻作 出调整，如此循环进行，使得钟差迭代、逐渐变小。

这种计算伪距方法的缺陷在于，由于非GEO卫星的子帧头触发方波的周期为1秒， 而GEO卫星的子帧头触发方波的周期为0.6秒，所以，要同时利用GEO卫星和非GEO卫星来进 行定位，就必须对它们的计数器读取值作出相应的时序上的调整。而在作出时序调整之后， 就会在定位过程中的某个时刻，产生伪距值的跳变现象，导致定位过程不够稳定，对定位结 果的精度造成影响。

发明内容

本发明为了克服因非GEO卫星和GEO卫星的子帧周期不同，需要时序调整而引发的 定位过程中伪距值突然跳变的问题，提出了一种基于FPGA和DSP的北斗导航接收机伪距测 量改进方法，适用于卫星导航定位邻域。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种基于FPGA和DSP的北斗导航接收机伪距测量改进方法，包括如下步骤：

第一步：在实现北斗导航卫星信号的捕获和跟踪的基础上，对信号的子帧头 “11100010010”作出检测；

第二步：检测到子帧头后，非GEO卫星和GEO卫星的子帧头分别触发各自的、以0.2秒为 周期的Frame_D1和Frame_D2方波信号，在已有的FPGA产生的1秒为周期的TIC_1信号的基础 上，分频产生一个0.2秒为周期的TIC_2信号；

第三步：当FPGA里的计数器得到Frame_D1或Frame_D2方波信号的上升沿后，开始以32倍的1.023MHz分别对其进行计数，直至TIC_2信号的上升沿到来时，停止计数，并把计数值和缓存至锁存器，等待DSP来读取；

第四步：DSP从FPGA中取出计数值和，利用计数值转化计算得到每个通道中该颗卫星的伪距值，然后进行定位解算；解算后得到的钟差和，作为反馈量，返回给FPGA，用来调整TIC_2信号的上升沿起始时刻，直至其与UTC，即国际协调时间相对齐；

第五步：通过上述第一步至第四步的多次循环执行，逐步修正接收机的钟差和伪距值。

所述第四步中，当DSP从FPGA的锁存器中取出非GEO卫星和GEO卫星分别的计数值和后，运用式：

来得到卫星的伪距值；其中，当通道中跟踪的卫星为非GEO卫星时，数值代表，当通道中跟踪的卫星为GEO卫星时，数值代表；为光速。

本发明的有益效果如下：

(1)本方法为基于FPGA和DSP的北斗导航接收机伪距测量方法改进研究，可用于改善北 斗导航接收机定位效果。与目前应用的的伪距测量方法相比，该方法可以避免伪距值的跳 变现象，使接收机更完善、稳定地利用北斗非GEO卫星和GEO卫星进行定位解算。

(2)本发明方法通过对DSP的串口所输出的定位解算结果、伪距解算值的分析，可 以较好地评估算法的有效性。

附图说明

图1为本方法的整体流程图。

图2为修改改进前，FPGA所产生的时序信号方波图。

图3为修改改进后，FPGA所产生的时序信号方波图。

图4为伪距测量原理图。

具体实施方式