開放式多模導(dǎo)航接收機(jī)設(shè)計

　　接收機(jī)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

　　導(dǎo)航接收機(jī)設(shè)計除了原有的導(dǎo)航芯片設(shè)計、導(dǎo)航軟件開發(fā)和核心算法研制等關(guān)鍵技術(shù)研究外，未來多星座全功能兼容GPS與北斗系統(tǒng)的接收機(jī)設(shè)計在多星座導(dǎo)航、可擴(kuò)展性與二次開發(fā)能力上面也會面臨著更多的問題。GPS與北斗接收機(jī)工作過程中，兩種衛(wèi)星的切換與控制貫穿整個運行全流程。針對實際運行環(huán)境的屬性，接收機(jī)工作流在每個細(xì)節(jié)都設(shè)計有復(fù)雜的細(xì)節(jié)與考慮。其中系統(tǒng)運行各種狀態(tài)的檢測與切換過程是保證接收機(jī)在真實復(fù)雜環(huán)境下工作長期穩(wěn)定性的重要手段?；诮M件的軟件架構(gòu)與設(shè)計為系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境中的各種算法功能模塊的管理與調(diào)用提供了充分保證，這也是實現(xiàn)接收機(jī)由實驗室驗證到真實環(huán)境運行的必要手段，以面向?qū)ο蟮姆椒梢苑奖愕膶崿F(xiàn)導(dǎo)航算法的各種復(fù)雜功能組合切換。同時雙星座衛(wèi)星組合定位需要面臨時間同步、選星策略等單GPS接收機(jī)所沒有的問題，在嵌入式環(huán)境下系統(tǒng)資源非常有限，評判并解決選星策略、時間同步及開放式開放設(shè)計需要更加靈活有效的方法。

　　雙星座可用衛(wèi)星選取

　　可定制開放硬件平臺和基于組件的軟件設(shè)計為雙模接收機(jī)開放式開發(fā)提供基本功能保證?；镜拈_放式開發(fā)原理為三層次設(shè)計：其中，簡單應(yīng)用層滿足用戶基本使用功能，直接定制功能與接收機(jī)產(chǎn)品或方案;概要開發(fā)層開放觀測數(shù)據(jù)輸出與控制，提供配套軟硬件資源，可供用戶進(jìn)行組合導(dǎo)航、整機(jī)協(xié)作等使用需求;深度開發(fā)層開放信號控制接口，提供從衛(wèi)星信號捕獲跟蹤到觀測數(shù)據(jù)的提取再到定位解算的全流程開放模式，配套全輔助工具鏈，能夠滿足高端用戶深度開發(fā)和特殊應(yīng)用的設(shè)計要求。其中硬件設(shè)計方案中通過通用I/O接口及其它輔助端口提供通信與控制，采用模塊化定義;而軟件則采用配套可選配組件或端口的方式提供，如圖5所示。　　

 

　　開放式開發(fā)方法設(shè)計

　　開發(fā)方法可以分為實時交互與非實時交互兩種方式，在實時交互模式下程序運行數(shù)據(jù)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)按照不同協(xié)議格式全部實時通過I/O或者存儲區(qū)進(jìn)行傳輸;而非實時交互模式下程序數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)區(qū)文件形式交互，導(dǎo)航數(shù)據(jù)則可選用部分I/O端口實時傳輸。對于定制的開放式開發(fā)過程而言，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和冗余設(shè)計至關(guān)重要，在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計中對于開發(fā)的系統(tǒng)組件將進(jìn)行運行剝離與保護(hù)。異常處理按照異常危害程度分為底層數(shù)據(jù)級、算法級和系統(tǒng)級：對于不造成系統(tǒng)正常運行產(chǎn)生直接危害的錯誤數(shù)據(jù)采取濾波、篩選甚至糾錯等措施;對于算法級錯誤將對功能組件進(jìn)行自檢修復(fù)或停用控制;對于系統(tǒng)級錯誤將大致定位錯誤現(xiàn)象，同時保護(hù)并重啟系統(tǒng)或給出處理意見。

　　結(jié)論

　　根據(jù)本文所提設(shè)計思路，以北京時代民芯科技有限公司研制的GPS/BD-2開放式雙模接收機(jī)樣機(jī)為基礎(chǔ)，通過功能測試證明了開放式開發(fā)方法的可行性。下一步將針對開放式開發(fā)模式設(shè)計、接收機(jī)工程化及可靠性提高、高動態(tài)多模接收機(jī)設(shè)計等方面繼續(xù)展開研究工作。

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