開(kāi)放式多模導航接收機設計

　　接收機設計關(guān)鍵技術(shù)

　　導航接收機設計除了原有的導航芯片設計、導航軟件開(kāi)發(fā)和核心算法研制等關(guān)鍵技術(shù)研究外，未來(lái)多星座全功能兼容GPS與北斗系統的接收機設計在多星座導航、可擴展性與二次開(kāi)發(fā)能力上面也會(huì )面臨著(zhù)更多的問(wèn)題。GPS與北斗接收機工作過(guò)程中，兩種衛星的切換與控制貫穿整個(gè)運行全流程。針對實(shí)際運行環(huán)境的屬性，接收機工作流在每個(gè)細節都設計有復雜的細節與考慮。其中系統運行各種狀態(tài)的檢測與切換過(guò)程是保證接收機在真實(shí)復雜環(huán)境下工作長(cháng)期穩定性的重要手段?；诮M件的軟件架構與設計為系統在復雜環(huán)境中的各種算法功能模塊的管理與調用提供了充分保證，這也是實(shí)現接收機由實(shí)驗室驗證到真實(shí)環(huán)境運行的必要手段，以面向對象的方法可以方便的實(shí)現導航算法的各種復雜功能組合切換。同時(shí)雙星座衛星組合定位需要面臨時(shí)間同步、選星策略等單GPS接收機所沒(méi)有的問(wèn)題，在嵌入式環(huán)境下系統資源非常有限，評判并解決選星策略、時(shí)間同步及開(kāi)放式開(kāi)放設計需要更加靈活有效的方法。

　　雙星座可用衛星選取

　　可定制開(kāi)放硬件平臺和基于組件的軟件設計為雙模接收機開(kāi)放式開(kāi)發(fā)提供基本功能保證?；镜拈_(kāi)放式開(kāi)發(fā)原理為三層次設計：其中，簡(jiǎn)單應用層滿(mǎn)足用戶(hù)基本使用功能，直接定制功能與接收機產(chǎn)品或方案;概要開(kāi)發(fā)層開(kāi)放觀(guān)測數據輸出與控制，提供配套軟硬件資源，可供用戶(hù)進(jìn)行組合導航、整機協(xié)作等使用需求;深度開(kāi)發(fā)層開(kāi)放信號控制接口，提供從衛星信號捕獲跟蹤到觀(guān)測數據的提取再到定位解算的全流程開(kāi)放模式，配套全輔助工具鏈，能夠滿(mǎn)足高端用戶(hù)深度開(kāi)發(fā)和特殊應用的設計要求。其中硬件設計方案中通過(guò)通用I/O接口及其它輔助端口提供通信與控制，采用模塊化定義;而軟件則采用配套可選配組件或端口的方式提供，如圖5所示?！　?/p>

 

　　開(kāi)放式開(kāi)發(fā)方法設計

　　開(kāi)發(fā)方法可以分為實(shí)時(shí)交互與非實(shí)時(shí)交互兩種方式，在實(shí)時(shí)交互模式下程序運行數據和導航數據按照不同協(xié)議格式全部實(shí)時(shí)通過(guò)I/O或者存儲區進(jìn)行傳輸;而非實(shí)時(shí)交互模式下程序數據通過(guò)數據區文件形式交互，導航數據則可選用部分I/O端口實(shí)時(shí)傳輸。對于定制的開(kāi)放式開(kāi)發(fā)過(guò)程而言，系統的穩定性和冗余設計至關(guān)重要，在系統架構設計中對于開(kāi)發(fā)的系統組件將進(jìn)行運行剝離與保護。異常處理按照異常危害程度分為底層數據級、算法級和系統級：對于不造成系統正常運行產(chǎn)生直接危害的錯誤數據采取濾波、篩選甚至糾錯等措施;對于算法級錯誤將對功能組件進(jìn)行自檢修復或停用控制;對于系統級錯誤將大致定位錯誤現象，同時(shí)保護并重啟系統或給出處理意見(jiàn)。

　　結論

　　根據本文所提設計思路，以北京時(shí)代民芯科技有限公司研制的GPS/BD-2開(kāi)放式雙模接收機樣機為基礎，通過(guò)功能測試證明了開(kāi)放式開(kāi)發(fā)方法的可行性。下一步將針對開(kāi)放式開(kāi)發(fā)模式設計、接收機工程化及可靠性提高、高動(dòng)態(tài)多模接收機設計等方面繼續展開(kāi)研究工作。

　　參考文獻：
　　[1]曾喆,李忠華,朱才連. 基于GPS導航的嵌入式軟件設計與實(shí)現[J]. 時(shí)間頻率學(xué)報,2004,(1).
　　[2]譚海,史應文,陳俊杰,肖可偉. 嵌入式軟件設計中的關(guān)鍵技術(shù)及其實(shí)現[J]. 太原理工大學(xué)學(xué)報,2003,(5).
　　[3]趙勝海. 設計模式在嵌入式軟件設計中的研究與應用[D]. 四川大學(xué): 四川大學(xué),2006.
　　[4]趙靜,蔚保國,李雋. GPS/Galileo雙模接收機定位精度分析與仿真測試研究[J]. 遙感信息,2010,(6).
　　[5]董傳文. GNSS雙模接收機解算算法實(shí)現[D]. 浙江大學(xué): 浙江大學(xué),2006.
　　[6]魏秀啟,鄭維廣,隋紹勇. 北斗導航定位接收機的原理及硬件實(shí)現[J]. 電子元器件應用,2009,(4).
　　[7]莊海孝,馬成炎,葉甜春,黃偉,潘文光,于云豐,武振宇. 多模式衛星導航接收機中雙頻段LNA設計[J]. 微電子學(xué)與計算機,2011,(1).
　　[8]竇建華,張宣,江鵬,孟憲偉. 基于μC/OS-Ⅱ的北斗導航接收機設計[J]. 微計算機信息,2008,(29).
　　[9]周志鋒. 基于UML建模的導航接收機嵌入式軟件開(kāi)發(fā)[D]. 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué): 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué),2010.