专利名称：一种基于dsp的gps接收机的导航解算装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及GPS卫星导航定位技术，尤其是一种基于DSP的GPS接收机导航
解算装置。
背景技术：
当下GPS卫星导航定位系统，在国内的商业领域上依然占有统治性的地位，GPS软件接收机作为近年来卫星导航领域出现的一项新兴技术，其以其自身独特的开放性和灵活性，昭示了未来卫星接收机的发展方向。GPS软件接收机首先将输入信号数字化，然后进行捕获和跟踪。一旦完成了跟踪，就进入卫星导航解算。通过子帧匹配和奇偶校验，就可以将输出信号转换成导航数据。从子帧中可以得到诸如星期数这样的星历数据。根据星历数据可以确定卫星的位置。接收机到卫星之间的伪距也可以确定。只要获得了所有必需的信息， 就能计算出卫星的位置和用户位置。本实用新型就是针对捕获和跟踪之后的卫星导航解算而提出的，以满足接收机的实时性要求。
发明内容本实用新型的目的是针对现有GPS软件接收机导航解算硬件缺陷和软件算法的不足，提供了一种基于DSP的GPS接收机导航解算装置，利用DSP强大的数字信号处理能力，把导航解算算法在DSP上用软件实现。本实用新型采用的技术方案如下一种基于DSP的GPS接收机导航解算方法的系统，包括电源控制�？�、DSP解算控制模块、接口通信�？椤⑾允究刂颇？榧按娲⑵髂？椋缭纯刂颇？榉直鹆覦SP解算控制�？榧跋允究刂颇？榈氖淙攵耍珼SP解算控制模块的输出连接显示控制�？椋珼SP解算控制�？榛狗直鹩虢涌谕ㄐ拍？榧按娲⑵髂？樗蛄樱坏缭从�5V供电，其中一路对显示控制�？镮XD供电，一路通过非线性电源芯片TPS54331产生3. 3V的IO电压和I. 2核电压供给DSP芯片；DSP解算控制�？榈腄SP芯片采用TI公司生产的支持浮点运算的低功耗TMS320C6747,导航解算程序采用DSP的03三级优化，对特定的程代码也采用并行流水优化，程序在进行数据通信得时候采用BIOS进行中断响应；接口通信�？楦涸鹉？橹涞耐ㄑ叮煊邮胀獠克腿氲氖荩幌允究刂颇？榻獶SP解算控制�？樗屠吹乃行畔⑾允驹贚CD显示屏上进行人机交互，在程序运行之前对需显示的数据进行设定，显示的信息包括坐标、经纬度、高度、解算速度；存储器模块将外部送入的数据可通过缓存放入存储器当中，也把运行的结果存入其中，存储器采用两片SDRAM及两片NAND FLASH。本实用新型的优点及有益效果(I)处理能力强本实用新型对于数字信号来说具有强大的处理能力，采用的TMS320C6747对浮点运算来说，运算能力非常强。(2)功耗低本实用新型具有低功耗的特点，为未来手持机和便携式机的发展提供了有力保证。[0009](3)可扩展性强本实用新型是由软件实现导航解算，未来只需经过软件的修改升级也可应用于伽利略、格洛纳兹和北斗导航卫星系统。(4)本实用新型不仅可以给普通用户日常实用，也可供各科研单位和公司开发使用。
图I是本实用新型的结构框图；图2是本实用新型的导航解算流程图；图3是本实用新型的软件算法示意图。
具体实施方式
参看图I，本实用新型包括电源及电源控制�？榈缭从�5V供电，其中一路对IXD�？楣┑纾宦吠ü窍咝缘缭葱酒琓PS54331产生3. 3V的IO电压和I. 2核电压供DSP芯片使用。DSP解算控制�？镈SP芯片采用TI公司生产的支持浮点运算的低功耗TMS320C6747，其运行导航解算程序。导航解算程序要采用DSP的03三级优化，对特定的程代码也采用并行流水优化。程序在进行数据通信得时候采用BIOS进行中断相应，合理利用资源，以达到高速率的要求。接口通信�？榱痈鞲瞿？椴⒏涸鹚侵涞耐ㄑ叮腋涸鹣煊邮胀獠克腿氲氖�。显示控制�？榻蠨SP解算控制�？樗屠吹乃行畔⑾允驹贗XD显示屏上，为便于人机交互在程序运行之前可对需显示的数据进行设定。其显示的信息可包括坐标、经纬度、高度、解算速度等等。存储器�？橥獠克腿氲氖菘赏ü捍娣湃氪娲⑵鞯敝校部砂言诵械慕峁嫒肫渲小１臼涤眯滦退捎玫拇娲⑵魇橇狡琒DRAM (HY57V561620FTP-H)共512M及两片NANDFLASH。从外部接受的导航数据送入DSP中，大量数据也可送入SDRAM存储起来供DSP进行高速运算，所采用的TMS320C6747本生支持浮点运算并且每秒可执行到1800百万条浮点指令。通过对DSP的系统优化和执行软件流水，来达到导航解算的实时性要求，最后把所有用户希望得到的信息送到显示�？橹泄┯没褂�。图2是导航解算流程图首先接收外部送入的导航数据，通过原始导航数据位，来对导航数据的前同步位进行校验，然后经过导航电文的奇偶校验，寻找到导航数据的起始点；把由导航数据计算得到的星历数据存到存储器中，此星历数据可不断跟新；其后，通过伪码起始点采样值计算出伪距值；再后，由星历数据和伪距值计算得到卫星坐标和纠正卫星发射时间的时钟偏差值；最后若卫星数大于4颗，采用最小二乘法计算用户位置等信息。解算的步骤如下首先通从导航电文中解调出星历参数等参数然后可计算卫星的位置坐标。I、计算实际的平均角速度η[0024]η0=- = β^-1.0
0 2π V a3η = n0+ Δη2. 0GM = 3. 986005 X 1014m3/s2。Λη为GPS利用导航电文中给出的平均速度修正量，2、计算归化时间由于相对论效应，为消除卫星时钟影响，一阶的相对论效应的修正为
厂2R - V·[0030]AtR = eF^Ja ^mEk =~士2 s3.0F = -1^ = -4.442807633XIO-105, μ = 3 · 9 8 6 O O 5 X I 014m3/s2, C =
2. 99792458 X 108m/s, e为卫星轨道偏心率，a为卫星轨道的长半轴，Ek为卫星轨道的偏近点角，Rs为卫星的瞬时位置向量，Vs为卫星的瞬时速度向量。修正的GPS系统时间为t = ts- Δ ts+ Δ tE4. 0式4. 0中ts为GPS系统时间，Λ ts为GPS系统时间与卫星时钟偏差。于是计算的归化时间tk为tk = t-toe5. O当toe > 302400s，应减去 604800s ;当 toe < -302400s，应加上 604800s。3、计算观测时刻的平近点角MkMk = M0+e · sinEk6. O4、计算偏近点角EkEk = Mk+e · sinEk7. O式7. O为一超越方程，以迭代求解。5、计算真近点角Vk
a/I — ClK=arctanVk8.0
COSjE1i, -e6、计算升交点角距(Kφ k = Vk+ ω9. O7、计算升交点角距<K、卫星矢径r和轨道倾角i的摄动改正项δ u、δ r> Si
-c· " V f1 f1 ~
UUC usSr = Crc Crs [cos 2么 sin 2么]10.08、计算经过摄动改正的升交距角k、卫星矢径rk和轨道倾角ik
< rk=a(\-e-co^Ek) + 5u11.0
、h =io9、计算卫星在轨道平面坐标系的坐标xk、yk[0052]
权利要求1.一种基于DSP的GPS接收机导航解算装置，其特征是，包括电源控制�？�、DSP解算控制�？�、接口通信�？�、显示控制�？榧按娲⑵髂？椋缭纯刂颇？榉直鹆覦SP解算控制�？榧跋允究刂颇？椋珼SP解算控制�？榈氖涑隽酉允究刂颇？椋珼SP解算控制模块还分别与接口通信�？榧按娲⑵髂？樗蛄樱坏缭从�5V供电，其中一路对显示控制�？镮XD供电，一路通过非线性电源芯片TPS54331产生3. 3V的IO电压和I. 2核电压供给DSP芯片；DSP解算控制�？榈腄SP芯片采用支持浮点运算的TMS320C6747，存储器采用两片SDRAM 及两片 NAND FLASH。
专利摘要一种基于DSP的GPS接收机导航解算装置，包括电源控制�？�、DSP解算控制�？�、接口通信模块、显示控制�？榧按娲⑵髂？椋缭纯刂颇？榉直鹆覦SP解算控制�？榧跋允究刂颇？椋珼SP解算控制�？榈氖涑隽酉允究刂颇？椋珼SP解算控制�？榛狗直鹩虢涌谕ㄐ拍？榧按娲⑵髂？樗蛄樱坏缭从�5V供电，其中一路对显示控制�？長CD供电，一路通过非线性电源芯片TPS54331产生3.3V的IO电压和1.2核电压供给DSP芯片；DSP解算控制�？榈腄SP芯片采用支持浮点运算的TMS320C6747，存储器采用两片SDRAM及两片NAND FLASH。
文档编号G01S19/24GK202583466SQ20122010688
公开日2012年12月5日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者潘树国, 王庆, 吴玮 申请人:东南大学
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