专利名称：一种多模导航数据融合装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种卫星导航领域，尤其是一种兼容GPS及北斗导航系统的实测信号和仿真信号相结合的数字中频数据融合装置及方法。
背景技术：
全球导航卫星定位系统(GNSS)在过去几十年间在各个领域已经得到了广泛的应用。目前GNSS包括了美国的GPS、俄罗斯的GL0NASS、中国的北斗(Compass)以及欧盟的Galileo系统。作为中国自主研发的卫星导航系统，北斗系统将在市场中获得越来越重要的地位。而同时支持GPS和北斗系统的多模导航接收机(相对于只支持单一系统的单模导航接收机而言)设计将成为业界主流，而SoC (片上系统)芯片设计是其中最重要的一环。在SoC设计和测试阶段，如何获得可配置的测试数据是其中一个必须解决的重要问题。目前，功能完备导航硬件接收机需要两个功能�？榈谝桓鍪巧淦到邮漳？椋咛骞δ苁峭ü煜呓邮瘴佬欠⑸涞纳淦敌藕�(即实测信号)或者模拟器发射的射频信号(即仿真信号)，再经过混频和滤波处理将射频信号变为频率较低的中频信号，最后经过模数转换器采样后成为数字中频数据交给基带处理�？榇恚坏诙鍪腔砟？椋涸鸲陨淦到邮漳？槭涑龅氖种衅凳萁胁痘窈透伲袢〉己降缥男畔⒑透鞲鑫佬堑拇ナ奔湫畔ⅲ倮谜庑┬畔⒕欢ǖ氖г怂愦淼玫浇邮栈奈恢�、速度、时间信息，实现定位功能。另一类接收机——导航软件接收机，则采用软件无线电的方法，利用高速芯片的计算能力，从软件的角度实现了基带处理�？榈墓δ�。基带处理�？榈腟oC芯片设计和软件接收机设计的测试验证工作大致相同，均为实测信号或者仿真信号作为测试激励，采用第三方射频接收�？椴杉玫绞种衅凳荩峁└鳶oC芯片或者软件接收机处理，得到测试结果，同时利用一台可靠的参考接收机获取理论结果，将测试结果和理论结果进行比较得到测试结论。现有的导航模拟器和第三方射频采集卡往往只支持GPS或者北斗其中一个系统，因此，多模导航接收机的设计者，采用的测试方法往往是利用GPS和北斗各自的测试装置，来测试各自系统的性能。但由于两套测试装置之间的互通性和互操作性限制，系统时钟往往无法同步，进而导致测试装置无法联合协同工作，设计者无法测试GPS和北斗联合定位性能，该问题已经成为目前多模导航接收机设计的重要瓶颈之一。
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种多模导航数据融合装置及方法，针对现有导航SoC设计测试装置的不足，提出了一种基于通用计算机平台的软件方式实现的多模导航数据融合装置及方法。该装置利用现有的单模测试装置和通用计算机平台，在不增加额外装置的前提下，不仅能方便地融合GPS和北斗单模测试中频数据，得到GPS和北斗系统联合定位的所要求多模导航数据，而且能够实现不同采样率、分辨率中频数据的融合，增加中频数据来源的多样性和灵活性，通过更换接收机类型，还可以扩展支持其他导航系统数据的融合。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种多模导航数据融合装置，该装置包括数字信号处理�？椤⒉裳叫拚？�、数值调整�？楹腿诤夏？椋中藕糯砟？榈氖涑鲎魑裳叫拚？榈氖淙耄裳叫拚？榈氖涑鲎魑档髡？榈氖淙耄珿PS和北斗软件接收机得到的信噪比输出作为噪声生成�？榈氖淙耄档髡？楹驮肷赡？榈氖涑鲆黄鹱魑诤夏？榈氖淙�。一种多模导航数据融合方法，该方法采用上述多模导航数据融合装置，包括步骤如下I)所述数字信号处理�？榻邮誈PS和北斗数字中频数据，分别进行采样率和中频调整，得到调整后的中频数据；2)所述采样同步修正�？榻邮盏髡蟮氖种衅敌藕牛肎PS和北斗软件接收机分析各自的中频数据，获得接收机采集数据的时间差，并对调整后的中频数据进行采样同步修正，得到同步修正后的中频数据；3)所述数值调整�？槎酝叫拚蟮氖莞〉慊凸橐换玫降髡蟮闹衅凳荩�4)所述噪声生成�？槔肎PS和北斗软件接收机得到的信噪比，和用户需求比较，生成相应的噪声数据以改变信噪比；5)所述融合�？槎允档髡蟮闹衅凳莺透郊釉肷菹嗉硬⒅匦铝炕玫饺诤系亩嗄Ｖ衅凳�。所述数字信号处理模块对输入的GPS中频数据和北斗中频数据分别下变频至基带，通过升降频法，将两者采样率调整一致，再通过上变频将两者通带错开。所述采样同步修正�？槎允淙氲牡髡腉PS和北斗中频数据用各自的软件接收机进行分析，获得接收机采集数据的时间差，对超前的采样数据进行丢弃，得到采样同步修正后的中频数据。所述数值调整�？槎酝叫拚蟮牟煌直媛实亩ǖ闶萁懈〉慊治銎渲胁糠质荩竦檬莸墓β试て谥担扛龈〉闶莩怨β试て谥档钠椒礁玫绞倒橐换母〉闶�。所述噪声生成�？槔肎PS和北斗软件接收机测量中频数据的信噪比，和用户需求比较，生成相应的噪声数据以改变信噪比。所述融合�？槎允档髡蟮母〉闶莺驮肷葜苯酉嗉樱⒍允莅蠢┢敌藕诺挠呕炕绞浇兄匦铝炕玫饺诤系亩嗄Ｖ衅刀ǖ闶�。本发明所提供的基于通用计算机平台的软件方式实现的多模导航数据融合装置及方法，对GPS和北斗单模导航系统数字中频数据，统一采样率和错开中频；利用GPS和北斗软件接收机分析各自调整后的中频数据，获得接收机采集数据的时间差，并对调整后的中频数据进行采样同步修正，另一方面获得两个系统的信噪比，提供给噪声生成�？椋欢酝叫拚蟮氖萁惺倒橐换骋环直媛剩焕迷肷赡？樯捎没枰母郊釉肷荩峁└诤夏？椋桓郊釉肷莺偷髡蟮牧礁鱿低持衅凳菹嗉樱⒅匦铝炕玫饺诤虾蟮亩嗄Ｖ衅凳�。本发明的上述技术方案，利用现有的单模测试装置和通用计算机平台，在不增加额外装置的前提下，不仅能方便地融合GPS和北斗单模测试中频数据，得到GPS和北斗系统联合定位的所要求多模导航数据，具有简便性和通用性；而且能够实现不同采样率、分辨率中频数据的融合，增加中频数据来源的多样性和灵活性，通过更换软件接收机类型，还可以扩展支持其他导航系统数据的融合。
图1是本发明的设计原理框图2是本发明的中频调整�？樽槌煽蛲�3是本发明的采样率调整�？樽槌煽蛲�4是本发明的采样同步修正模块组成框图
图5是本发明的数值调整�？樽槌煽蛲�6是本发明的噪声生成�？樽槌煽蛲�7是本发明的融合�？樽槌煽蛲�8是本发明一具体实施例的框图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。图1所示，本发明所公开的一种多模导航数据融合装置，包括依次连接的数字信号处理�？�101、采样同步修正�？�102、数值调整�？�103、噪声生成�？�104和融合�？�105，数字信号处理�？槭涑鲎魑� 样同步修正�？榈氖淙耄裳叫拚？榈淖魑档髡？榈氖淙耄砑邮栈男旁氡仁涑鲎魑肷赡？榈氖淙耄档髡？楹驮肷赡？榈氖涑鲆黄鹱魑诤夏？榈氖淙�。以下是本发明所公开的采用上述装置来对多模导航数据融合方法的详细解释和说明。原始GPS单模导航中频数据是通过射频接收�？椴杉疓PS射频信号得到的，分为实信号和复信号采集两类，采样率在数兆赫兹和数十兆赫兹之间，中频在数兆赫兹；原始北斗数据是通过射频接收�？椴杉倍飞淦敌藕诺玫降模裳试谑缀兆群褪缀兆戎洌衅翟谑缀兆�。对于GPS系统LI频点的C/A码而言，未量化的各颗卫星中频采样信号表达式如下
权利要求
1.一种多模导航数据融合装置，其特征在于， 该装置包括数字信号处理�？椤⒉裳叫拚？�、数值调整�？�、噪声生成模块和融合�？椋中藕糯砟？榈氖涑鲎魑裳叫拚？榈氖淙耄裳叫拚？榈氖涑鲎魑档髡？榈氖淙耄珿PS和北斗软件接收机的信噪比输出作为噪声生成�？榈氖淙耄档髡？楹驮肷赡？榈氖涑鲆黄鹱魑诤夏？榈氖淙�。
2.一种多模导航数据融合方法，该方法采用权利要求1所述的多模导航数据融合装置，包括步骤如下 1)所述数字信号处理�？榻邮誈PS和北斗数字中频数据，分别进行采样率和中频调整，得到调整后的中频数据； 2)所述采样同步修正�？榻邮盏髡蟮氖种衅敌藕牛肎PS和北斗软件接收机分析各自的中频数据，获得接收机采集数据的时间差，并对调整后的中频数据进行采样同步修正，得到同步修正后的中频数据； 3)所述数值调整�？槎酝叫拚蟮氖莞〉慊凸橐换玫绞档髡蟮闹衅凳荩� 4)所述噪声生成�？槔肎PS和北斗软件接收机得到的信噪比，和用户需求比较，生成相应的噪声数据以改变信噪比； 5)所述融合�？槎允档髡蟮闹衅凳莺透郊釉肷菹嗉硬⒅匦铝炕玫饺诤系亩嗄Ｖ衅凳�。
3.根据权利要求2所述的多模导航数据融合方法，其特征在于，所述数字信号处理�？槎允淙氲腉PS中频数据和北斗中频数据分别下变频至基带，通过升降频法，将两者采样率调整一致，再通过上变频将两者通带错开。
4.根据权利要求2所述的多模导航数据融合方法，其特征在于，所述数值调整�？槎酝叫拚蟮牟煌直媛实亩ǖ闶萁懈〉慊治銎渲胁糠质荩竦檬莸墓β试て谥担扛龈〉闶莩怨β试て谥档钠椒礁玫绞倒橐换母〉闶�。
5.根据权利要求2所述的多模导航数据融合方法，其特征在于，所述融合�？槎允档髡蟮母〉闶莺驮肷葜苯酉嗉樱⒍允莅蠢┢敌藕诺挠呕炕绞浇兄匦铝炕玫饺诤系亩嗄Ｖ衅刀ǖ闶�。
全文摘要
一种多模导航数据融合装置及方法，包括对GPS和北斗单模导航系统数字中频数据统一采样率和错开中频；利用其软件接收机分析各自调整后的中频数据，获得接收机采集数据的时间差，并对调整后的中频数据进行采样同步修正，获得两个系统的信噪比，提供给噪声生成�？椋欢酝叫拚蟮氖萁惺倒橐换骋环直媛剩焕迷肷赡？樯捎没枰母郊釉肷荩峁└诤夏？椋桓郊釉肷莺偷髡蟮牧礁鱿低持衅凳菹嗉樱⒅匦铝炕玫饺诤虾蟮亩嗄Ｖ衅凳�。本发明不仅能方便融合GPS和北斗单模测试中频数据，得到两个系统联合定位所要求的多模导航数据，而且能够融合不同采样率、分辨率中频数据，增加中频数据来源的多样性和灵活性。
文档编号G01S19/48GK103048672SQ201210537280
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者高建南, 许良备, 邓宁, 疏凤, 应忍冬, 刘佩林, 郁文贤 申请人:上海交通大学, 上海美迪索科电子科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
