基于MXTOS2-200模塊的開放式高動態(tài)平臺設計

　　本文中的接收機硬件設計，采用了自主研發(fā)的具有高動態(tài)定位功能的MXTOS2-200接收機模塊，電路的射頻前端和基帶數(shù)字處理電路都是具有高性能和高可靠性的電路，這為接收機高動態(tài)定位算法研究提供了可靠的硬件電路支持。圖3為我所自主研發(fā)的接收機模塊實物圖?！　?/p>本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/135964.htm

 

　　嵌入式軟件及算法設計

　　導航算法和軟件程序是接收機硬件平臺的靈魂。高效可靠的軟件算法是系統(tǒng)能夠有效運行的核心支柱。嵌入式軟件程序設計采用基于算法的面向對象的軟件設計方法，實現(xiàn)嵌入式環(huán)境中無操作系統(tǒng)軟件架構，如圖4所示。軟件設計分為驅動層、數(shù)據(jù)層、應用層、管理層。驅動層為軟件對射頻與基帶硬件的配置控制，其中包括對射頻參數(shù)的調(diào)整、數(shù)據(jù)流動的控制、對基帶捕獲模塊及跟蹤通道的管理使用，對外圍存儲、I/O口等設備的驅動管理。管理層控制程序的整體結構，包括軟件運行、軟件及硬件中斷控制響應、應用層協(xié)調(diào)運行流程調(diào)用、運行監(jiān)控、輸入輸出控制、異常處理等的運行。數(shù)據(jù)層為程序運行過程所有數(shù)據(jù)流的管理與交互，包括數(shù)據(jù)存儲區(qū)、內(nèi)部數(shù)據(jù)傳遞、外部數(shù)據(jù)流入流出等，實現(xiàn)大量導航數(shù)據(jù)的合理管理與快速通信，提高程序的運行效率節(jié)省存儲空間。

　　基于自主研發(fā)的MXTOS2-200硬件平臺進行了高效可靠的軟件算法設計，同時還進行了開放式有效合理設計。基于MXTOS2-200開放式高動態(tài)平臺設計的軟件算法設計主要包括捕獲算法設計、跟蹤環(huán)路算法設計、導航定位算法設計、開放式算法設計等四大部分算法的設計。其設計流程圖如圖5所示?！　?/p>

 

　　高動態(tài)接收機開放式設計思想

　　隨著科學技術的發(fā)展，特別是電子技術的發(fā)展，導航定位系統(tǒng)中單純的衛(wèi)星定位已不足以滿足定位的需求和發(fā)展，各種組合的導航定位系統(tǒng)使得導航定位的精度和動態(tài)范圍得到了巨大的提高。以衛(wèi)星定位為主的組合導航定位系統(tǒng)，差分定位系統(tǒng)，衛(wèi)星定位和通信結合的系統(tǒng)，正在快速發(fā)展，使得衛(wèi)星系統(tǒng)的功能更多樣化，應用也更加的廣泛。開放式的高動態(tài)接收機正是為滿足這種需求而設計和開發(fā)的。

　　開放式的高動態(tài)接收機根據(jù)其開放的程度，我們將其分為兩種形式的開放式接收機：淺開放式接收機和深開放式接收機。淺開放式接收機主要指開放其輸出數(shù)據(jù)的格式和速率。我們可以通過PC機等上位機為接收機，配置其輸出定位協(xié)議提供給其他系統(tǒng)做組合應用，比如常用的NMEA協(xié)議和滿足需求二進制協(xié)議。同時我們也可以配置其輸出不同速率的定位信息以滿足不同的需求，數(shù)據(jù)更新率一般可以從1Hz~50Hz，這樣能極大地豐富接收機的用途和靈活性。深開放式接收機主要指將其內(nèi)部的部分信息開放，使得其應用更加的深入和廣泛。在深開放式接收機中我們可以通過配置其環(huán)路和捕獲方式，以特定的方式開放給用戶，使得用做特定的組合開發(fā)和配置其適應不同的場景。常見的有我們用于組合導航的開放用環(huán)路控制和捕獲輔助。

　　針對上述提出的技術方案，我們已開發(fā)出來具有可配置不同輸出協(xié)議，不同輸出速率，不同環(huán)路參數(shù)和不同捕獲策略的接收機，并成功地用于組合導航的開發(fā)應用中。

　　結束語

　　本文通過硬件平臺搭建和算法研究，能夠在高動態(tài)環(huán)境中實現(xiàn)快速的衛(wèi)星信號捕獲和超低捕獲靈敏度，實現(xiàn)對-145dbmW能量強度下的捕獲功能，并且擁有多模兼容和多星座兼容的功能。目前MXTOS2-200接收機模塊已實現(xiàn)常規(guī)導航的高性能指標，定位精度小于10米，冷啟動時間小于34秒，重捕獲時間小于1秒。

　　本文在針對衛(wèi)星導航定位基本工作原理的研究上，提出適應于高動態(tài)特殊環(huán)境的開放式開發(fā)方法，并提出了適用于解決不同系統(tǒng)之間組合的方法和思想，從而為進一步研究高動態(tài)接收機的實現(xiàn)奠定好的基礎。

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