開放式多模導(dǎo)航接收機設(shè)計

　　摘要：單北斗或GPS導(dǎo)航接收機以及傳統(tǒng)整體式的設(shè)計已不能滿足當(dāng)前導(dǎo)航接收機在不同領(lǐng)域的深入應(yīng)用，具有高效、可靠、可控的深度開發(fā)能力的多模導(dǎo)航接收機設(shè)計是推進北斗導(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)合未來導(dǎo)航終端發(fā)展技術(shù)特點，提出一種基于組件設(shè)計方法的開放式多模導(dǎo)航接收機，對多模兼容及開放式設(shè)計方法展開研究并建立接收機開發(fā)流程。內(nèi)容包括：首先，分析多模導(dǎo)航SoC及接收機開發(fā)原理;其次，闡述基于組件的開放式多模導(dǎo)航接收機設(shè)計，并提出針對不同硬件平臺的多層次軟件開發(fā)流程;然后詳細介紹以算法為核心的組件設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及可配置開發(fā)方法;最后，總結(jié)并驗證實現(xiàn)該開放式多模導(dǎo)航接收機，提出下一步研制重點。

　　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)航接收機研發(fā)應(yīng)用的國產(chǎn)化將成為我國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢。長期以來，國外在衛(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，在接收機研制、導(dǎo)航芯片設(shè)計及導(dǎo)航算法軟件開發(fā)等各個方面均占有完全主導(dǎo)地位，在商用、消費類電子中，國外產(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，同時在GPS、Galileo、GLONASS多模接收機的研發(fā)也具有相當(dāng)成熟度。而國內(nèi)導(dǎo)航接收機的研發(fā)水平基本停留在實驗室階段，產(chǎn)品實用性、可靠性與性能都與國外產(chǎn)品有較大差距。借助北斗系統(tǒng)的建立，國內(nèi)導(dǎo)航研發(fā)應(yīng)用單位可以大力推進自主技術(shù)的進步與多模導(dǎo)航接收機的研發(fā)。同時隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在各個領(lǐng)域的深入應(yīng)用展開，低功耗、小體積、高可靠、高性能、可控可配置的國產(chǎn)接收機研發(fā)成為各方關(guān)注的焦點，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)航接收機為研究對象，以傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航理論為參考，結(jié)合未來導(dǎo)航接收機發(fā)展需求與特點，基于MXT3013芯片提出一種開放式多模衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的設(shè)計，并對多星座導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)及開放式應(yīng)用方法進行了深入探討，以其提供適用于未來導(dǎo)航接收機深層次應(yīng)用的研發(fā)思路?！　?/p>

 

　　導(dǎo)航原理與接收機設(shè)計

　　傳統(tǒng)GPS導(dǎo)航接收機由天線、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。成熟接收機方案多采用窄帶GPS射頻前端保證高頻信號質(zhì)量，通過硬件的快速捕獲和并行多通道跟蹤，同時利用嵌入式資源通過軟件計算并輸出定位信息。由于導(dǎo)航系統(tǒng)的差別和接收機的封閉性，當(dāng)前接收機不能用于北斗系統(tǒng)，更無法做到有北斗衛(wèi)星的多星座兼容。由于國內(nèi)接收機絕大部分采用國外芯片制成，使用過程用戶只能被動接收基本定位信息，無法獲取并控制內(nèi)部核心數(shù)據(jù)與資源，也不能進行深度的功能定制和二次開發(fā)等更多高級應(yīng)用，這直接限制了高端用戶對于接收機研發(fā)的方法和能力?！　?/p>

 

　　多模導(dǎo)航接收機要求能夠?qū)Χ鄠€衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進行兼容并用，雖然各導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理相似，但是由于頻點及導(dǎo)航定位具體實現(xiàn)的差異，接收機設(shè)計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)計導(dǎo)航接收機，同時考慮到深入應(yīng)用的具體要求提出全新的開放式設(shè)計與應(yīng)用方法，實現(xiàn)應(yīng)用過程自主可配。