開(kāi)放式多模導(dǎo)航接收機(jī)設(shè)計(jì)

　　摘要：單北斗或GPS導(dǎo)航接收機(jī)以及傳統(tǒng)整體式的設(shè)計(jì)已不能滿(mǎn)足當(dāng)前導(dǎo)航接收機(jī)在不同領(lǐng)域的深入應(yīng)用，具有高效、可靠、可控的深度開(kāi)發(fā)能力的多模導(dǎo)航接收機(jī)設(shè)計(jì)是推進(jìn)北斗導(dǎo)航應(yīng)用的重要因素。以自主研發(fā)的多模導(dǎo)航為核心，結(jié)合未來(lái)導(dǎo)航終端發(fā)展技術(shù)特點(diǎn)，提出一種基于組件設(shè)計(jì)方法的開(kāi)放式多模導(dǎo)航接收機(jī)，對(duì)多模兼容及開(kāi)放式設(shè)計(jì)方法展開(kāi)研究并建立接收機(jī)開(kāi)發(fā)流程。內(nèi)容包括：首先，分析多模導(dǎo)航SoC及接收機(jī)開(kāi)發(fā)原理;其次，闡述基于組件的開(kāi)放式多模導(dǎo)航接收機(jī)設(shè)計(jì)，并提出針對(duì)不同硬件平臺(tái)的多層次軟件開(kāi)發(fā)流程;然后詳細(xì)介紹以算法為核心的組件設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)及可配置開(kāi)發(fā)方法;最后，總結(jié)并驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)該開(kāi)放式多模導(dǎo)航接收機(jī)，提出下一步研制重點(diǎn)。

　　引言

　　隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組網(wǎng)完成，傳統(tǒng)單一GPS導(dǎo)航應(yīng)用將被多星融合導(dǎo)航所替代，多模衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)研發(fā)應(yīng)用的國(guó)產(chǎn)化將成為我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢(shì)。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)外在衛(wèi)星導(dǎo)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(jī)研制、導(dǎo)航芯片設(shè)計(jì)及導(dǎo)航算法軟件開(kāi)發(fā)等各個(gè)方面均占有完全主導(dǎo)地位，在商用、消費(fèi)類(lèi)電子中，國(guó)外產(chǎn)品占據(jù)壟斷，在軍用、組合等高端應(yīng)用領(lǐng)域嚴(yán)格控制產(chǎn)品與技術(shù)輸出，同時(shí)在GPS、Galileo、GLONASS多模接收機(jī)的研發(fā)也具有相當(dāng)成熟度。而國(guó)內(nèi)導(dǎo)航接收機(jī)的研發(fā)水平基本停留在實(shí)驗(yàn)室階段，產(chǎn)品實(shí)用性、可靠性與性能都與國(guó)外產(chǎn)品有較大差距。借助北斗系統(tǒng)的建立，國(guó)內(nèi)導(dǎo)航研發(fā)應(yīng)用單位可以大力推進(jìn)自主技術(shù)的進(jìn)步與多模導(dǎo)航接收機(jī)的研發(fā)。同時(shí)隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用展開(kāi)，低功耗、小體積、高可靠、高性能、可控可配置的國(guó)產(chǎn)接收機(jī)研發(fā)成為各方關(guān)注的焦點(diǎn)，也是導(dǎo)航應(yīng)用技術(shù)的重要突破方向。

　　本文以衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)為研究對(duì)象，以傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航理論為參考，結(jié)合未來(lái)導(dǎo)航接收機(jī)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(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的設(shè)計(jì)，并對(duì)多星座導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)及開(kāi)放式應(yīng)用方法進(jìn)行了深入探討，以其提供適用于未來(lái)導(dǎo)航接收機(jī)深層次應(yīng)用的研發(fā)思路。　　

 

　　導(dǎo)航原理與接收機(jī)設(shè)計(jì)

　　傳統(tǒng)GPS導(dǎo)航接收機(jī)由天線(xiàn)、射頻前端、數(shù)字基帶、核心處理單元及外設(shè)等部分組成，國(guó)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(gòu)成接收機(jī)硬件，導(dǎo)航軟件在功能定型后則直接固化在硬件內(nèi)部。成熟接收機(jī)方案多采用窄帶GPS射頻前端保證高頻信號(hào)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(jì)算并輸出定位信息。由于導(dǎo)航系統(tǒng)的差別和接收機(jī)的封閉性，當(dāng)前接收機(jī)不能用于北斗系統(tǒng)，更無(wú)法做到有北斗衛(wèi)星的多星座兼容。由于國(guó)內(nèi)接收機(jī)絕大部分采用國(guó)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(nèi)部核心數(shù)據(jù)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(jí)應(yīng)用，這直接限制了高端用戶(hù)對(duì)于接收機(jī)研發(fā)的方法和能力?！　?/p>

 

　　多模導(dǎo)航接收機(jī)要求能夠?qū)Χ鄠€(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行兼容并用，雖然各導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理相似，但是由于頻點(diǎn)及導(dǎo)航定位具體實(shí)現(xiàn)的差異，接收機(jī)設(shè)計(jì)中必須考慮不同系統(tǒng)的兼容使用。這里以北斗與GPS雙模兼容設(shè)計(jì)導(dǎo)航接收機(jī)，同時(shí)考慮到深入應(yīng)用的具體要求提出全新的開(kāi)放式設(shè)計(jì)與應(yīng)用方法，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用過(guò)程自主可配?！　?/p>