開(kāi)放式多模導航接收機設計

　　摘要：單北斗或GPS導航接收機以及傳統整體式的設計已不能滿(mǎn)足當前導航接收機在不同領(lǐng)域的深入應用，具有高效、可靠、可控的深度開(kāi)發(fā)能力的多模導航接收機設計是推進(jìn)北斗導航應用的重要因素。以自主研發(fā)的多模導航為核心，結合未來(lái)導航終端發(fā)展技術(shù)特點(diǎn)，提出一種基于組件設計方法的開(kāi)放式多模導航接收機，對多模兼容及開(kāi)放式設計方法展開(kāi)研究并建立接收機開(kāi)發(fā)流程。內容包括：首先，分析多模導航SoC及接收機開(kāi)發(fā)原理;其次，闡述基于組件的開(kāi)放式多模導航接收機設計，并提出針對不同硬件平臺的多層次軟件開(kāi)發(fā)流程;然后詳細介紹以算法為核心的組件設計關(guān)鍵技術(shù)及可配置開(kāi)發(fā)方法;最后，總結并驗證實(shí)現該開(kāi)放式多模導航接收機，提出下一步研制重點(diǎn)。

　　引言

　　隨著(zhù)北斗衛星導航系統的組網(wǎng)完成，傳統單一GPS導航應用將被多星融合導航所替代，多模衛星導航接收機研發(fā)應用的國產(chǎn)化將成為我國衛星導航應用領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢。長(cháng)期以來(lái)，國外在衛星導航領(lǐng)域已經(jīng)形成了成熟的技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈，在接收機研制、導航芯片設計及導航算法軟件開(kāi)發(fā)等各個(gè)方面均占有完全主導地位，在商用、消費類(lèi)電子中，國外產(chǎn)品占據壟斷，在軍用、組合等高端應用領(lǐng)域嚴格控制產(chǎn)品與技術(shù)輸出，同時(shí)在GPS、Galileo、GLONASS多模接收機的研發(fā)也具有相當成熟度。而國內導航接收機的研發(fā)水平基本停留在實(shí)驗室階段，產(chǎn)品實(shí)用性、可靠性與性能都與國外產(chǎn)品有較大差距。借助北斗系統的建立，國內導航研發(fā)應用單位可以大力推進(jìn)自主技術(shù)的進(jìn)步與多模導航接收機的研發(fā)。同時(shí)隨著(zhù)衛星導航技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的深入應用展開(kāi)，低功耗、小體積、高可靠、高性能、可控可配置的國產(chǎn)接收機研發(fā)成為各方關(guān)注的焦點(diǎn)，也是導航應用技術(shù)的重要突破方向。

　　本文以衛星導航接收機為研究對象，以傳統的衛星導航理論為參考，結合未來(lái)導航接收機發(fā)展需求與特點(diǎn)，基于MXT3013芯片提出一種開(kāi)放式多模衛星導航接收機的設計，并對多星座導航關(guān)鍵技術(shù)及開(kāi)放式應用方法進(jìn)行了深入探討，以其提供適用于未來(lái)導航接收機深層次應用的研發(fā)思路?！　?/p>

 

　　導航原理與接收機設計

　　傳統GPS導航接收機由天線(xiàn)、射頻前端、數字基帶、核心處理單元及外設等部分組成，國外成熟產(chǎn)品均采用雙片一體式解決方案，以射頻芯片和基帶芯片整合完整模塊，配以外圍電路構成接收機硬件，導航軟件在功能定型后則直接固化在硬件內部。成熟接收機方案多采用窄帶GPS射頻前端保證高頻信號質(zhì)量，通過(guò)硬件的快速捕獲和并行多通道跟蹤，同時(shí)利用嵌入式資源通過(guò)軟件計算并輸出定位信息。由于導航系統的差別和接收機的封閉性，當前接收機不能用于北斗系統，更無(wú)法做到有北斗衛星的多星座兼容。由于國內接收機絕大部分采用國外芯片制成，使用過(guò)程用戶(hù)只能被動(dòng)接收基本定位信息，無(wú)法獲取并控制內部核心數據與資源，也不能進(jìn)行深度的功能定制和二次開(kāi)發(fā)等更多高級應用，這直接限制了高端用戶(hù)對于接收機研發(fā)的方法和能力?！　?/p>

 

　　多模導航接收機要求能夠對多個(gè)衛星導航系統進(jìn)行兼容并用，雖然各導航系統基本原理相似，但是由于頻點(diǎn)及導航定位具體實(shí)現的差異，接收機設計中必須考慮不同系統的兼容使用。這里以北斗與GPS雙模兼容設計導航接收機，同時(shí)考慮到深入應用的具體要求提出全新的開(kāi)放式設計與應用方法，實(shí)現應用過(guò)程自主可配?！　?/p>