专利名称：Gps接收机射频前端和基带处理的反馈控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及的是一种卫星导航定位装置。本发明也涉及一种卫星导航定位方法。
背景技术：
GPS接收机的基本方法包括天线部分、射频前端部分、基带处理部分和导航解算 部分。天线部分实现微弱的GPS信号的接收；射频前端部分实现信号的功率放大、噪声滤 除、频率转换，以及模数转换；基带处理部分实现信号的捕获、跟踪，以及位同步等；导航解 算部分根据得到的码相位，多普勒频移，导航电文等信息计算定位结果。其中，射频前端的 采样频率会直接影响到模数转换后得到的中频数字信号的数据率和信号载噪比，不同采样 频率得到的中频数字信号将会影响基带处理部分的运算量和灵敏度。采用低的采样频率， 捕获速度得到提高，信号的载噪比却下降，一般可适用于高动态环境下的GPS接收机；而采 用高的采样频率，得到的信号载噪比较高，捕获的速度却受到限制，一般可适用于弱信号环 境下的GPS接收机。GPS接收机的工作环境通常是不断变化的，传统的硬件接收机和目前的软件接收 机均无法实时的根据捕获信号的质量来调整射频前端的信号处理，因此在GPS软件接收机 的基础上增加一个根据捕获结果和载噪比估计值协调控制射频前端采样频率的反馈回路， 就可以同时兼顾捕获时间和捕获灵敏之间的关系，进而实现GPS接收机根据工作环境的不 同实时调整射频前端的信号处理策略。然而目前的GPS接收机仅有射频前端到基带处理的 正向通路，难以进行采样频率的协调控制。

发明内容
本发明的目的在于提供一种通过从基带处理部分得到的卫星信号捕获结果和载 噪比估计值，调整射频前端ADC的采样频率，进而影响输入到基带处理部分的中频数字信 号的数据率和载噪比的GPS接收机射频前端和基带处理的反馈控制装置。本发明的目的还 在于提供一种GPS接收机射频前端和基带处理的反馈控制方法。本发明的目的是这样实现的本发明的GPS接收机射频前端和基带处理的反馈控制装置包括将射频前端中频 数字信号送入基带处理的前向通路；还包括一个根据捕获结果和载噪比估计值调节射频前 端采样频率的反馈回路；所述反馈回路由捕获结果、载噪比估计模块，协调控制模块和采样 频率生成模块组成。本发明的GPS接收机射频前端和基带处理的反馈控制方法为在将射频前端中频数字信号送入基带处理的前向通路上，设置一个根据捕获结果 和载噪比估计值调节射频前端采样频率的反馈回路；该反馈回路包括捕获结果、载噪比估 计模块，协调控制模块和采样频率生成模块；捕获结果、载噪比估计模块将通过基带处理部 分得到的捕获卫星数量，以及捕获载噪比信息，送入到协调控制装置，同时计算合适的采样 频率，频率生成装置则应用FPGA和其它可编程控制平台中编写的倍频和分频程序生成所
3需要的采样频率，将该频率送入射频前端。本发明提出了一种GPS接收机射频前端部分和基带处理部分之间的反馈控制装 置及方法，在射频前端部分和基带处理部分增加了根据卫星信号捕获结果和载噪比估计值 协调控制射频前端采样频率的反馈回路，通过从基带处理部分得到的卫星信号捕获结果和 载噪比估计值，调整射频前端ADC的采样频率，进而影响输入到基带处理部分的中频数字 信号的数据率和载噪比。本发明增加的反馈控制回路包括捕获结果、载噪比估计装置，协 调控制装置和采样频率生成装置。本发明能广泛的应用于现有的基于FPGA和其它可编程控制硬件平台的软件接收 机的研究和开发，在不增加硬件成本的前提下，通过FPGA的软件即可构建射频前端部分和 基带处理部分的协调控制反馈回路。此外，本发明的射频前端和基带处理之间反馈控制方 法适用于美国的GPS、中国的COMPASS、以及欧洲的Galileo等全球导航卫星系统的软件接 收机设计中。


图1是本发明的基本方法图；图2是射频前端和基带处理平台的连接示意图；图3是协调控制装置的流程图；图4是本发明利用先倍频，后分频实现频率生成装置的原理图；图5是本发明利用先分频，后倍频实现频率生成装置的原理图。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细的描述结合图1，本发明在现有的基于FPGA和其它可编程控制硬件平台的软件接收机框 架下，设计了一种射频前端部分和基带处理部分之间的反馈控制装置及方法。在传统的将 射频前端中频数字信号送入基带处理的前向通路的基础上，增加一个根据捕获结果和载噪 比估计值调节射频前端采样频率的反馈回路，包括捕获结果、载噪比估计装置，协调控制 装置和采样频率生成装置。本发明的具体控制流程为将通过基带处理部分得到的捕获卫星数量，以及捕获 载噪比信息，送入到协调控制装置，同时计算合适的采样频率，频率生成装置则应用FPGA 和其它可编程控制平台中编写的倍频和分频程序生成所需要的采样频率，将该频率送入射 频前端。本发明中选择的射频前端装置需要具有和基带处理装置进行时钟频率交互的功 能，如典型射频前端芯片Maxim公司的MAX2741，和后续的基带处理平台之间可以通过SPI 总线的形式实现通讯。如3所示，SPI总线包括串行时钟线接口 SCLK，低电平有效的从机选 择线/CS，主机输出/从机输入数据线SDI，和主机输入/从机输出数据线SD0。本发明的卫星信号捕获结果、载噪比估计装置的实施包括①通过捕获结果判断 可见卫星数量；②根据公式(1)估计信号载噪比值。CZN0 = SNR- IOlg(Tcoh)(1)
权利要求
1.一种GPS接收机射频前端和基带处理的反馈控制装置，包括将射频前端中频数字信 号送入基带处理的前向通路；其特征是还包括一个根据捕获结果和载噪比估计值调节射 频前端采样频率的反馈回路；所述反馈回路由捕获结果、载噪比估计模块，协调控制模块和 采样频率生成模块组成。
2.—种GPS接收机射频前端和基带处理的反馈控制方法，其特征是在将射频前端中 频数字信号送入基带处理的前向通路上，设置一个根据捕获结果和载噪比估计值调节射频 前端采样频率的反馈回路；该反馈回路包括捕获结果、载噪比估计模块，协调控制模块和采 样频率生成模块；捕获结果、载噪比估计模块将通过基带处理部分得到的捕获卫星数量，以 及捕获载噪比信息，送入到协调控制装置，同时计算合适的采样频率，频率生成装置则应用 FPGA和其它可编程控制平台中编写的倍频和分频程序生成所需要的采样频率，将该频率送 入射频前端。
3.根据权利要求1所述的GPS接收机射频前端和基带处理的反馈控制方法，其特征是 所述捕获结果、载噪比估计模块将通过基带处理部分得到的捕获卫星数量，以及捕获载噪 比信息的方法为①通过捕获结果判断可见卫星数量；②根据如下公式估计信号载噪比值，
全文摘要
本发明提供的是一种GPS接收机射频前端和基带处理的反馈控制装置及方法。在将射频前端中频数字信号送入基带处理的前向通路上，设置一个根据捕获结果和载噪比估计值调节射频前端采样频率的反馈回路；捕获结果、载噪比估计模块将通过基带处理部分得到的捕获卫星数量，以及捕获载噪比信息，送入到协调控制装置，同时计算合适的采样频率，频率生成装置则应用FPGA和其它可编程控制平台中编写的倍频和分频程序生成所需要的采样频率，将该频率送入射频前端。通过从基带处理部分得到的卫星信号捕获结果和载噪比估计值，调整射频前端ADC的采样频率，进而影响输入到基带处理部分的中频数字信号的数据率和载噪比。
文档编号G01S19/36GK102096080SQ20101056565
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者丁继成, 张峻岭, 李英飞, 李鹏飞, 王晓旭, 赵琳, 郝勇, 韩雪川, 高帅和, 高源俊 申请人:哈尔滨工程大学