[发明专利]一种基于柔性基材的高动态GNSS接收机及其导航方法

说明书

本发明公开了一种基于柔性基材的高动态GNSS接收机硬件设计与导航方法。该方法为：接收机主要组成部分为有源天线、射频前端处理模块、基带信号数字处理模块、定位解算模块，其硬件实现采用软硬结合的方式。各模块功能：天线将接收到的卫星信号转变为电流信号，经高频低噪放对信号进行放大，补偿传输中信号的衰减，提高信号信噪比，经带通滤波器进入射频前端；射频前端处理模块对卫星信号进行放大、变频、滤波和模数转换，最终得到数字中频信号；基带信号数字处理模块对数字中频信号进行捕获、跟踪、位同步和帧同步处理，得到导航测量值和导航电文；定位解算模块利用导航测量值和导航电文进行定位解算，最终得到用户的卫星信息，获取定位观测值。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术，具体涉及一种基于柔性基材的高动态GNSS接收机及其导航方法。

背景技术

高动态接收机已经逐渐发展成为航天器的一个重要平台载荷，它可以为航天器提供全球、全天候、实时、高动态、高精度的导航信息，提高航天器运行的自主性。宇宙环境恶劣并且载体动态性很强，使得GNSS接收机在太空中的应用与地面应用不一样，因此需要设计高动态GNSS接收机以适应太空应用环境。现有GNSS接收机未充分考虑高动态对GNSS信号的捕获和跟踪的影响，且存在结构复杂、兼容性差、成本高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于柔性基材的高动态GNSS接收机及其导航方法，为高动态载体提供高精度导航定位以及精确授时。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于柔性基材的高动态GNSS接收机，该接收机基于DSP+FPGA，包括有源天线、射频前端处理模块、基带信号数字处理模块、定位解算模块，其中：

所述有源天线用于接收GNSS电磁波信号转变为电流信号，并进行信号放大、带通滤波，得到卫星信号；

所述射频前端处理模块用于对卫星信号进行放大、变频、滤波和模数转换，得到数字中频信号；

所述基带信号数字处理模块用于对数字中频信号进行捕获、跟踪、位同步和帧同步处理，得到导航电文测量值；

所述定位解算模块用于根据导航电文测量值进行定位解算，最终得到定位观测值。

所述有源天线包括高频低噪放大器和带通滤波器。

所述射频前端处理模块采用型号为MAX2769的GNSS接收机芯片。

所述基带信号数字处理模块采用Altera公司的FPGA芯片EP4CE115F23C8N。

所述定位解算模块采用TI公司的定点/浮点数字信号处理器TMS320C6747，主频300MHz，两级缓冲存储器结构64KB的L1和256KB的L2。

基于商户高动态GNSS接收机的导航方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1、有源天线接收GNSS电磁波信号转变为电流信号，并进行放大、带通滤波，得到卫星信号；

步骤2、射频前端处理模块用于对卫星信号进行放大、变频、滤波和模数转换，得到数字中频信号；

步骤3、基带信号数字处理模块用于对数字中频信号进行捕获、跟踪、位同步和帧同步处理，得到导航电文观测值；

步骤4、定位解算模块用于根据导航电文观测值进行定位解算，最终得到定位观测值。

步骤3的具体步骤为：

(1)捕获处理

捕获是基于硬件相关器完成的，首先将数字中频信号与在一个接收通道的同相支路上的正弦和正交支路上的余弦复制载波进行混频，然后将混频结果与C/A码进行相关，接着将相关结果i和q经过积分时间T的相干积分后生成数据对I和Q，最后经过非相干积分后得到非相干积分幅值v；