专利名称：一种gps接收机的制作方法
技术领域：
本发明属于通信领域，尤其涉及一种GPS接收机。
背景技术：
全球定位系统(Global Positioning System, GPS)接收机通过对卫星信号的捕获和跟踪来对用户进行定位，同时计算得到用户的经纬度坐标和高度值等参量。在GPS接收机中，首先通过信号捕获器得到卫星信号的粗略相位和频率，此时由于得到的卫星信号的相位和频率精度有限，需要进一步通过跟踪环路对其进行跟踪处理，从而得到更精确的卫星信号相位和频率。传统的GPS接收机跟踪环路的结构如图I所示，包括对GPS信号进行载波跟踪和码跟踪。其中，载波跟踪将GPS信号从载波中解调出来，参照图1，载波回路鉴相器11用来找到本地载波和输入载波信号之间的相位误差，其输出结果通过载波回路滤波器12后送入本地载波发生器13，从而对本地载波的频率和相位进行调整；码跟踪是将通过载波跟踪解调出的信号与本地C/A码做相关运算，根据相关运算的结果得到输入信号和本地C/A码的相位差，其结果通过滤波处理后返回给本地C/A码生成器进行调整产生新的本地C/A码，用于参与下一阶段的相关运算。上述载波跟踪和码跟踪过程循环往复，使本地载波的频率和相位不断地向GPS信号的频率和相位靠近，从而实现信号跟踪。然而，上述载波跟踪过程需要不断地计算载波步长、载波相位残留、码步长、码失配采样间隔等参数，以实现对上述参数的调整，而现有的载波回路鉴相部分通常只限于硬件实现，即只能固定一种计算方法并得到相应的计算结果，一旦硬件固定后，无法再利用现有结构实现更加优化的参数计算，也因此无法达到更加优化的跟踪效果。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种GPS接收机，旨在解决现有的GPS接收机无法实现对跟踪参数的灵活处理的问题。本发明实施例是这样实现的，一种GPS接收机，所述GPS接收机包括信号捕获器，用于对卫星信号的相位和频率进行粗捕获，产生粗同步信号；信号混频和相关器，用于将卫星信号进行混频和相关操作，得到并输出信号相关结果;DSP处理器，用于加载相应的算法，对所述信号相关结果进行鉴相和滤波，并向所述信号混频和相关器返回信号鉴相和滤波结果；相关结果计算单元，用于根据信号相关结果进行导航比特和载噪比计算。在本发明实施例中，通过DSP处理器来完成GPS接收机跟踪环路中的鉴相与滤波功能，充分利用了 DSP处理器可以灵活加载不同算法的特点和优势，实现了跟踪算法的动态调整，很好地优化了对跟踪参数的灵活调整能力，最终实现了跟踪灵敏度的提高。
图I是现有技术提供的GPS接收机跟踪环路的结构图；图2是本发明实施例提供的GPS接收机的结构图；图3是现有技术提供的GPS接收机信号捕获器的结构图；图4是本发明实施例提 供的GPS接收机信号捕获器的结构图；图5是本发明实施例提供的GPS接收机DSP处理器的具体结构图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在本发明实施例中，通过数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)来完成GPS接收机跟踪环路中的鉴相与滤波功能，充分利用了 DSP处理器对于算法实现的灵活性，实现了跟踪算法的动态调整，很好地优化了跟踪参数，从而提高了跟踪灵敏度。图2示出了本发明实施例提供的GPS接收机的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。该GPS接收机包括了信号捕获器21、信号混频和相关器22、DSP处理器23和相关结果计算单元24这四个部分，其中信号捕获器21用于对卫星信号的初始相位和频率进行快速粗捕获，其传统的内部结构如图3所示，信号捕获器21通过信号混频、下采样、快速傅利叶变换(Fast FourierTransformation, FFT)和快速傅利叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transformation,FFT)等环节来实现对卫星信号的粗捕获，并产生粗同步信号，其具体工作原理在此不再详述。在本发明实施例中，对现有的FFT和IFFT结构进行了改进，如图4所示，由FFT运算单元41输出的信号经乘法器42后，再经由调度单元43输入回FFT运算单元41，此时再由FFT运算单元41输出的信号即为经过了 IFFT运算的信号。本发明实施例采用的FFT和IFFT共用一个运算单元的结构，有效地减少了硬件面积，降低了硬件成本。信号混频和相关器22、DSP处理器23和相关结果计算单元24构成了 GPS接收机的跟踪环路部分，其中信号混频和相关器22对GPS信号进行混频和相关操作，其首先通过混频器将输入的GPS信号和本地载波发生器产生的本地载波信号进行相乘，解调出中频信号，并输出正交的I、Q两路信号，之后通过相关器将混频后的信号与本地C/A码产生器产生的信号进行相关操作，输出信号相关结果。在本发明实施例中，本地载波信号的初始频率和相位根据信号捕获器21中输出的GPS信号粗同步信号的频率和相位而产生。DSP处理器23，根据接收信号混频和相关器22输出的信号相关结果，并通过加载到DSP处理器23中的算法，对输入信号进行鉴相和滤波处理，以实现载波跟踪环路和码跟踪环路中的滤波和鉴相操作。与此同时，其输出的信号返回到信号混频和相关器22中进行下一毫秒的信号混频与相关操作，以进一步精确本地载波频率和码相位。
在本发明实施例中，DSP处理器23通过对输入的信号相关结果进行计算，由此得到对卫星信号跟踪精度产生影响的参数，包括载波步长、载波相位残留、下一毫秒处理的信号点数、码步长和码失配采样间隔等，上述参数是由DSP处理器23根据不同的信号相关结果，在所加载的算法运行过程中，通过调用不同的算法函数而计算得出的，加载的算法函数的优化程度决定了所得出参数的精度，因此根据DSP处理器23可以灵活加载不同算法函数的特性，可以实现对跟踪参数的灵活处理，最终实现跟踪灵敏度的提高。在本发明实施例中，通过DSP处理器23输出的鉴相和滤波结果再重新返回到信号混频和相关器22中，对本地载波和码相位进行调整，以进行下一毫秒的信号混频和相关操作，如此循环往复，以达到对输入信号的频率和相位的精细跟踪。相关结果计算单元24根据信号混频和相关器22输出的信号相关结果，进行相关结果计算，包括导航比特计算及载噪比计算，用于最终计算得到用户的经纬度坐标和高度 值等参量。图5示出了本发明实施例提供的GPS接收机DSP处理器23的具体结构，为了便于说明，仅不出了与本实施例相关的部分。在本发明实施例中，DSP处理器23包括了数据读取单元231、算法加载单元232、计算单元233和数据写入单元234，其中数据读取单元231读取由信号混频和相关器22输出的信号相关结果，其首先通过接收信号混频和相关器22的中断请求，在响应中断请求后通过查询存储内容，读取需要处理的数据。算法加载单元232，对算法进行加载，用于计算跟踪参数。计算单元233，根据算法加载单元232加载的算法，对信号相关结果进行计算，以实现滤波和鉴相操作，并输出滤波和鉴相结果。在本发明实施例中，针对参数的不同，计算单元233调用不同的算法函数以实现对不同参数的处理，以实现跟踪算法的灵活应用。数据写入单元234，将计算单元233计算出的跟踪参数返回给混频和相关器22进行下一毫秒的信号混频与相关操作，以逐渐锁定载波频率和码相位。在本发明实施例中，GPS接收机通过DSP处理器对GPS信号进行跟踪参数的灵活计算和调整，以实现对GPS信号跟踪灵敏度的提高，达到了优化GPS信号跟踪效果的目的。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种GPS接收机，其特征在于，所述GPS接收机包括 信号捕获器，用于对卫星信号的相位和频率进行粗捕获，产生粗同步信号； 信号混频和相关器，用于将卫星信号进行混频和相关操作，并输出信号相关结果； DSP处理器，用于加载相应的算法，对所述信号相关结果进行鉴相和滤波，得到并向所述信号混频和相关器返回信号滤波和鉴相结果； 相关结果计算单元，用于根据信号相关结果进行导航比特和载噪比计算。
2.如权利要求I所述的GPS接收机，其特征在于，所述信号混频和相关器包括 混频器，用于将卫星信号与本地载波信号进行混频操作，输出信号混频结果； 相关器，用于将所述信号混频结果与本地C/A码进行相关操作，输出信号相关结果。
3.如权利要求2所述的GPS接收机，其特征在于，所述信号混频和相关器还包括 本地载波发生器，用于产生本地载波信号； 本地C/A码产生器，用于产生本地C/A码。
4.如权利要求3所述的GPS接收机，其特征在于，所述本地载波发生器根据所述粗同步信号得到本地载波信号的初始频率和相位。
5.如权利要求I所述的GPS接收机，其特征在于，所述信号混频和相关器还用于接收所述信号滤波和鉴相结果，并根据所述信号滤波和鉴相结果进行下一毫秒的混频和相关操作。
6.如权利要求I所述的GPS接收机，其特征在于，所述DSP处理器包括 数据读取单元，用于读取所述信号相关结果； 算法加载单元，用于加载相应的算法； 计算单元，用于根据加载的算法对所述信号相关结果进行处理，得到信号滤波和鉴相结果; 数据写入单元，用于将所述信号滤波和鉴相结果返回所述信号混频和相关器。
全文摘要
本发明适用于通信领域，提供了一种GPS接收机，包括信号捕获器，用于对卫星信号的相位和频率进行粗捕获，产生粗同步信号；信号混频和相关器，用于将卫星信号进行混频和相关操作，并输出信号相关结果；DSP处理器，用于加载相应的算法，对所述信号相关结果进行鉴相和滤波，得到并向所述信号混频和相关器返回信号跟踪结果；相关结果计算单元，用于根据信号相关结果进行导航比特和载噪比计算。本发明通过DSP处理器来完成GPS接收机跟踪环路中的鉴相与滤波功能，充分利用了DSP处理器对于算法选择的灵活性，实现了跟踪算法的动态调整，很好地优化了跟踪参数。
文档编号G01S19/37GK102759741SQ201110111669
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者刘彦存, 李小明, 李钊辉, 王宇峰, 胡胜发 申请人:安凯(广州)微电子技术有限公司