专利名称：Gps和glonass多模信道搜索方法及搜索引擎的制作方法
技术领域：
本发明涉及卫星信号追踪系统，主要是指一种GPS和GL0NASS多模信道搜索方法及搜索引擎(FAP)。
背景技术：
已知GPS采用码分多址信号，GL0NASS采用频分多址信号，它们的信号格式、传输方式等均有显著不同。传统的卫星信号追踪系统只能接收GPS或GL0NASS信号，不能同时接收跟踪GPS和GL0NASS信号。
发明内容
本发明的目的就是提供一种GPS和GL0NASS多模信道搜索方法及搜索引擎，通过时钟产生器、控制寄存器、模数转换器多路复用开关、编码发生器、混合器、相关器、高级外围总线界面，较好地克服了现有技术存在的不足。实现本发明的方法是包括时钟产生器对MCLK输入进行分频以得到多相位的内部时钟信号组；控制寄存器包含不同类的比特来控制模数转换器多路复用开关(ADC multiplexer)，时钟产生器(Clock generator)和混合器(Mixer)；模数转换器多路复用开关是可编程的，有两种工作模式16位的二元数据(多路复用模式)，8位的四元数据O乘2复杂多路复用模式)，在二元数据模式下，模数转换器支持三种格式的输入无符号二进制，符号和量值，或者二进制补码输入模数转换器多路复用开关可以配置成二元多路复用输入(16输入频道)或者二元复信号I&Q(8输入频道)，数据表示频率在IMHz到19MHz的带通信号，这个信号被以40MHz的采样频率采样，从而升频至 21MHz 至Ij 39MHz ；C/A编码发生器为GPS卫星，地面发射机(伪卫星)，全球移动卫星网络 (INMARSAT-GIC)卫星或者GL0NASS卫星生成选定的黄金码，通过对CNTL寄存器写入特定模式的10比特数据(具体参见寄存器章节的详细描述)来决定选择的黄金码，或者，对于 GL0NASS编码，对GPS_NGL0N位置低；混合器包含了载波数字控制振荡器，振荡器由MCLK信号驱动，用来同步本地数字振荡器从而把输入信号降频到基带频率。振荡器频率必须是可调节的以适应多普勒偏移和基准频率误差；相关器把来自载波混合器的基带I/Q信号和本地生成的副本编码作位相乘，得到两个不同的相关结果。相关结果被送到“累加和丢弃”存储模块作整合；高级外围总线界面为寄存器把来自高级外围总线的信号解码为寄存器的读写信号。该方法还包括FAP可以通过APB重置(PRESETn)来被重置AMBA高级外围总线界面为寄存器把来自高级外围总线的信号解码为寄存器的读写信号，如果PRESETn被置低，FAP所有的逻辑和状态会被重置到他们的原始数值，如果没有APB重置，一旦用户禁用FAP，那么FAP所有的状态都会转成空闲的，FAP的控制寄存器不会随着FAP的禁用而重置；要进行信号捕获，载波频率和编码相位需要被搜索直到信号被探测到，载波频率基于标准值的最大偏移量是最大的多普勒频率偏移加上最大的接收机时钟误差，最大编码相位偏移由编码长度决定(固定的)，一个频率方格上的所有可能的编码相位都会被搜索， 如果信号没有被捕获，那么搜索操作进入下个频率方格；以下的寄存器CARRIER_DCO_INCR和相关的数据根据被搜索的起始频率方格依次被编程；载波数字控制振荡器编程在FAP被释放(被启用)后生效，如果FAP已经被启用，CARRIER_DCO_INCR写入操作即时生效；以下的寄存器C0DE_DC0_INCR和相关的数据根据标准编码频率依次被编程，载波数字控制振荡器编程在FE被释放(被启用)后生效，如果FE已经被启用，C0DE_DC0_INCR写入操作即时生效；对每个卫星，启动搜索步骤如下
1.设置S0URCESEL寄存器位选择输入信号源，
2.对CNTR寄存器编程设置载波搜索方格数，同步累加数，异步累加数，
3.对THR寄存器编程设置捕获信号强度，
4.对CNTCTRL寄存器编程设置步进数，相干和非相干累加数，
5.对SATCNTL寄存器编程设置G2_L0AD位为GPS选择需要PRN码或者设置GL
NGPS位为GL0NASS选择编码。设置START位，捕获操作只会在TIC前端到来之后才会对相关结果进行累加，卫星搜索操作结束后(STATUS寄存器的READY位被置位，INT信号被置位)，如果 STATUS寄存器的OK位是1，那11位最低效位元宣布相位编码找到信号，接下来的12位元宣布载波方格找到信号，在POWER寄存器你可以读取搜索到的信号的强度。实现本发明的快速搜索引擎是包括时钟产生器、控制寄存器、模数转换器多路复用开关、编码发生器、混合器、相关器、高级外围总线界面，其中编码发生器经相关器、混合器分别与模数转换器多路复用开关和时钟产生器连接，控制寄存器分别与时钟产生器和模数转换器多路复用开关连接，高级外围总线界面分别与控制寄存器、混合器、相关器、编码发生器连接。本发明具有的有益效果采用时钟产生器、控制寄存器、模数转换器多路复用开关、编码发生器、混合器、相关器、高级外围总线界面方式，实现了一台接收机可同时接收 GPS和GL0NASS多信道信号。
图1是本发明的信号连接图。
图2是本发明的系统原理结构框图。
中英文对照CLOCK GENERATOR (时钟发生器)、CONTROL REGISTER (控制寄存器)、ADDRESS DECODER (地址解码器)、APB BUS INTERFACE APB (总线接口)、ADC MUX (ADC MUX)、MIXER (混频器)、CORRELATOR (相关器)、CODE GENERATOR (码发生器)、 REGISTER SELECTS (寄存器选择信号)、32-BIT BUS32 (位总线信号)、C0NTR0L (控制信号)、 MULTIPHASE CLOCKS (多相位时钟信号)；信号其余在英文缩写后加上“信号”两字即可。图3是本发明的快速搜素引擎数据流。图4是本发明的应用原理图。中英文对照CLOCK GENERATOR(时钟发生器)、CONTROL REGISTER(控制寄存器)、ADDRESS DECODER (地址解码器)、BUS INTERFACE 总线接口、STATUS REGISTERS 状态寄存器、TIME BASE GENERATOR 时基发生器、TRACKING MODULE CHANNEL 1 跟踪模块通道 1、 REGISTER SELECTS (寄存器选择信号)、32-BIT BUS32 (位总线信号)、C0NTR0L (控制信号)、 MULTIPHASE CLOCKS (多相位时钟信号)、SYSTEM STATUS BITS系统状态位信号；信号其余在英文缩写后加上“信号”两字即可。图5是本发明的存储器1框图。图6是本发明的存储器2框图。图7是本发明的存储器3框图。图8是本发明的存储器4框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明特征·符合 AMBA 2. OAPB 规范·快速搜索GPS C/A编码·快速搜索GL0NASS卫星· n2046个时间轴采样给出1/2位的分辨率·可编程调整多普勒频率 相干积分时间1-32 非相干积分时间1-32·高达16个前端输入·自行运转，在操作完成时产生中断信号·应用·作为AVM2048IP的组成部分快速搜索卫星信号·管脚描述表1.管脚描述(如图1所示)信号名类型描述AMBA 2.0 APB BUSPCLKI来a APB的外围总线时钟信号PRESETnI来自APB的外围总线复位信号PSELI来自APB的芯片选择信号PWRITEI来0 APB的外围读写指示信号PADDR[3:2]I来自APB的外围地址线PWDATA[31:0]I来0 APB的外围数据写入总线PRDATApi:0]O通向APB的外围读取总线外围管脚ADC[31:0]I模数转换数据输入TICI测量选通器MCLKI时钟40MHz输入通向中断控制器INTO中断信号·功能描述(FUNCTIONAL DESCRIPTION)ZVM2048IP_03是一个60信道的相关器的一部分。这个相关器被用来捕获GPS C/ A编码或者GL0NASS信号。ZVM2048IP也包含了 60信道GNSS相关器搜索引擎块执行信号捕获阶段的频率分析和信号整合ZVM2048IP包含独立的数字降频至基带功能，独立的数字频率转换至窄带功能， GPS C/A编码和GL0NASS编码产生功能，相关器和‘累加和丢弃’存储器The ZVM2048IP_03 拥有 32-bits APB AMBA-2. 0 界面. 快速引擎(FAP)图.2展示了一个FAP的结构图.它包含了以下的模块接收机控制单元·时钟产生器(Clock Generator)时钟产生器对MCLK输入进行分频以得到多相位的内部时钟信号组.·控制寄存器(Control register)控制寄存器包含不同类的比特来控制模数转换器多路复用开关(ADC multiplexe)，时钟产生器(Clock generator)和混合器(Mixe)·模数转换器多路复用开关(ADC multiplexer)模数转换器多路复用开关是可编程的，有两种工作模式16位的二元数据(多路复用模式)，8位的四元数据0乘2复杂多路复用模式).在二元数据模式下，模数转换器支持三种格式的输入无符号二进制，符号和量值，或者二进制补码输入模数转换器多路复用开关可以配置成二元多路复用输入(16输入频道)或者二元复信号I&Q(8输入频道)数据表示频率在IMHz到19MHz的带通信号，这个信号被以40MHz的采样频率采样，从而升频至21MHz到39MHz·编码发生器(Code generator)C/A编码发生器为GPS卫星，地面发射机(伪卫星)，全球移动卫星网络
7(INMARSAT-GIC)卫星或者GL0NASS卫星生成选定的黄金码。通过对CNTL寄存器写入特定模式的10比特数据(具体参见寄存器章节的详细描述)来决定选择的黄金码，或者，对于 GL0NASS编码，对GPS_NGL0N位置低。·混合器(Mixer)混合器包含了载波数字控制振荡器，振荡器由MCLK信号驱动，用来同步本地数字振荡器从而把输入信号降频到基带频率。振荡器频率必须是可调节的以适应多普勒偏移和
基准频率误差。·相关器(Correlator)相关器把来自载波混合器的基带I/Q信号和本地生成的副本编码作位相乘，得到两个不同的相关结果。相关结果被送到“累加和丢弃”存储模块作整合。·高级外围总线界面(APB Bus interface)高级外围总线界面为寄存器把来自高级外围总线的信号解码为寄存器的读写信号·快速搜索引擎(FE)操作· FE 重置FE可以通过APB重置(PRESETn)来被重置AMBA高级外围总线界面为寄存器把来自高级外围总线的信号解码为寄存器的读写信号。如果PRESETn被置低，FE所有的逻辑和状态会被重置到他们的原始数值。如果没有APB重置，一旦用户禁用FE，那么FE所有的状态都会转成空闲的。FE的控制寄存器不会随着FE的禁用而重置。·搜索操作要进行信号捕获，载波频率和编码相位需要被搜索直到信号被探测到。载波频率基于标准值的最大偏移量是最大的多普勒频率偏移加上最大的接收机时钟误差。最大编码相位偏移由编码长度决定(固定的)。一个频率方格上的所有可能的编码相位都会被搜索， 如果信号没有被捕获，那么搜索操作进入下个频率方格。·载波数字控制振荡器编程以下的寄存器CARRIER_DCO_INCR和相关的数据根据被搜索的起始频率方格依次被编程。载波数字控制振荡器编程在FE被释放(被启用)后生效。如果FE已经被启用，CARRIER_DC0_ INCR写入操作即时生效。 ·编码数字控制振荡器编程以下的寄存器C0DE_DC0_INCR和相关的数据根据标准编码频率依次被编程。载波数字控制振荡器编程在FE被释放(被启用)后生效。如果FE已经被启用，C0DE_DC0_INCR写入操作即时生效。·启动搜索步骤对每个卫星，启动搜索步骤如下1.设置S0URCESEL寄存器位选择输入信号源2.对CNTR寄存器编程设置载波搜索方格数，同步累加数，异步累加数
3.对THR寄存器编程设置捕获信号强度4.对CNTCTRL寄存器编程设置步进数，相干和非相干累加数5..对SATCNTL寄存器编程设置G2_L0AD位为GPS选择需要PRN码或者设置GL_ NGPS位为GL0NASS选择编码。设置START位。捕获操作只会在TIC前端到来之后才会对相关结果进行累加。卫星搜索操作结束后(STATUS寄存器的READY位被置位，INT信号被置位)，如果 STATUS寄存器的OK位是1，那11位最低效位元宣布相位编码找到信号，接下来的12位元宣布载波方格找到信号。在POWER寄存器你可以读取搜索到的信号的强度。
寄存器详细描述
地址(十六进制) 0
寄存器说明
启动载波数字控制振荡器频率输入信号选择编码数字控制振荡器频率卫星信号编码加载控制寄存器
步进载波数字控制振荡器频率和信号阚状态寄存器最大信号强度
寄存器名 CARR DCO SIGSEL1
CODE DCO2
SATCNTL3
CNTCTRL4
DCDCO THR 5 STATUS0
POWER1
0105]表2.寄存器列表
0106]CARR_DC0
0107](写入地址)
0108]Bit 31，30:未使用
0109]Bits 29 to O 载波数字控制振荡器(相位增量.30-bit增量数值适用于30_bit
累加器数字控制振荡器
0110]
INCR寄存器的最低效位元表示如下得出的步进量
0111]最小步进频率=(40MHz)+2"30 = 37 · 2529mHz
0112]输出频率=CARRIER_DCO*(min. st印 frequency)
0113]SIG_SEL
0114](写入地址)
0115]Bit 31,23 to 19 未使用
0116]Bit 30 to 28:选择模数转换器输入搜索41^丨-31:观，27:24
0117]Bit 27 选择模数转换器输入搜索I输入^it-I或Q
0118]Bit 26 选择模数转换器输入搜索Q输入^it-Q或I
0119]Bit 25 反转I和Q输入最高效位元-I[l]and Q[l]
0120]Bit 24 把 I 和 Q 输入 SIG，MAGN 转为 ADC
0121]Bit 18 to 0 测试控制
0122]C0DE_DC0
0123](写入地址)
0124]Bits 31 to 24:未使用
Bits 23 to 0 编码数字控制振荡器相位增量24-bi增量数值适用于25-bit累加器数字控制振荡器，因为最高效位元上的增量总是OINCR寄存器的最低效位元表示如下得出的步进量最小步进频率=(40MHz7)+225 = 170. 29898mHz输出频率=CHx_CARRIER_DCO_INCR*(min.st印 frequency)注意编码数字控制振荡器驱动编码发生器以给出码片周期一半的步进周期，所以振荡器必须被编程以达到码片率的两倍。这意味着码片率的分辨率要啊达到 85 · 14949mHzCDC0_THR(写入地址)Bits 31 to 16 载波数字控制振荡器相位步进增量。当启动下个方格搜索时，把一个16-bit的增量数值和一个30-bit的累加器数字控制振荡器相加INCR寄存器的最低效位元表示如下得出的步进量最小步进频率=(40MHz)+2~30 = 37 · 2529mHz输出频率=DCARRIER_DC0*2~16= 2441. 4Hz.Bits 15 to 0 :信号阈SATCNTL (写入地址)
位元位元名31 to 26未使用25 to 16PSP DOPP15 to 12未ffiffl11STARTRESET10GL—NGPS9-0G2 LOAD表3The PSP_D0PP bits-同样是载波数字控制振荡器相位步进增量，但是这个数值每一步都会加到C0DE_DC0。The START_RESET bit-为0时马上停止当前操作，并且重置FE，否则写入1，启动每个操作。The GL_NGPS bit 选择要生成的副本编码种类0_GL0NASS，one-GPSG2_L0AD (9 to 0), bits 9 to 0 :C/A编码选择功能SATCNTL寄存器可以对编码发生器进行编程，通过设置G2为近似的启动模式来生成所要求的GPS或者INMARSAT-GIC 编码。寄存器可以随时被编程。加载的模式是第二个编码位所在时刻的寄存器状态。下表列出了选择37颗GPS 卫星或者8颗INMARSAT-GIC卫星的PRN模式所需要的数值。如果G2载入的都是0，那它会进入一个只作位测试的非法状态，Gl发生器的编码
会被视作输出GPSPRNG2_LOAD[9:0]GPSPRNG2_LOAD[9:0]GPSPRNG2—LOAD [；信号编号(十六进制)信号编号(十六进制)信号编号(十六进制)13F6243381271E7
23EC252701282B533D826OEO12922A43BO27ICO130IOE504B2838013112D60962922B13221572CB30056133337819631OAC1340C7932C321581350E2103BA13620F11374332B01373C012IDO34058138029133A03518B143403631620IGIC2C41528037058202GICIOA16100205GIC 3E3171131202C4206GIC0F81822612130A207GIC25F1904C122IDA208GIC1E7200981230B2209GIC2B5211301243E321IGICIOE222601250F82326712625F表4.卫星接收要求的G2_L0AD设置注意*_PRN序列33到37是被留给非卫星情况使用的(比如地面发射机-‘伪卫2 _C/A编码34和37是相等的.
权利要求
1.一种GPS和GL0NASS多模信道搜索方法，其特征是包括 时钟产生器对MCLK输入进行分频以得到多相位的内部时钟信号组；控制寄存器包含不同类的比特来控制模数转换器多路复用开关(ADC multiplexer), 时钟产生器(Clock generator)和混合器(Mixer)；模数转换器多路复用开关是可编程的，有两种工作模式16位的二元数据(多路复用模式)，8位的四元数据O乘2复杂多路复用模式)，在二元数据模式下，模数转换器支持三种格式的输入无符号二进制，符号和量值，或者二进制补码输入模数转换器多路复用开关可以配置成二元多路复用输入(16输入频道)或者二元复信号I&Q(8输入频道)，数据表示频率在IMHz到19MHz的带通信号，这个信号被以40MHz的采样频率采样，从而升频至 21MHz 至Ij 39MHz ；C/A编码发生器为GPS卫星，地面发射机(伪卫星)，全球移动卫星网络 (INMARSAT-GIC)卫星或者GL0NASS卫星生成选定的黄金码，通过对CNTL寄存器写入特定模式的10比特数据(具体参见寄存器章节的详细描述)来决定选择的黄金码，或者，对于 GL0NASS编码，对GPS_NGL0N位置低；混合器包含了载波数字控制振荡器，振荡器由MCLK信号驱动，用来同步本地数字振荡器从而把输入信号降频到基带频率。振荡器频率必须是可调节的以适应多普勒偏移和基准频率误差；相关器把来自载波混合器的基带I/Q信号和本地生成的副本编码作位相乘，得到两个不同的相关结果。相关结果被送到“累加和丢弃”存储模块作整合；高级外围总线界面为寄存器把来自高级外围总线的信号解码为寄存器的读写信号。
2.如权利要求1所述的GPS和GL0NASS多模信道搜索方法，其特征是还包括FAP可以通过APB重置(PRESETn)来被重置AMBA高级外围总线界面为寄存器把来自高级外围总线的信号解码为寄存器的读写信号，如果PRESETn被置低，FAP所有的逻辑和状态会被重置到他们的原始数值，如果没有APB重置，一旦用户禁用FAP，那么FAP所有的状态都会转成空闲的，FAP的控制寄存器不会随着FAP的禁用而重置；要进行信号捕获，载波频率和编码相位需要被搜索直到信号被探测到，载波频率基于标准值的最大偏移量是最大的多普勒频率偏移加上最大的接收机时钟误差，最大编码相位偏移由编码长度决定(固定的)，一个频率方格上的所有可能的编码相位都会被搜索，如果信号没有被捕获，那么搜索操作进入下个频率方格； 以下的寄存器 CARRIER_DCO_INCR和相关的数据根据被搜索的起始频率方格依次被编程；载波数字控制振荡器编程在 FAP被释放(被启用)后生效，如果FAP已经被启用，CARRIER_DCO_INCR写入操作即时生效；以下的寄存器 C0DE_DC0_INCR和相关的数据根据标准编码频率依次被编程，载波数字控制振荡器编程在FE被释放 (被启用)后生效，如果FE已经被启用，C0DE_DC0_INCR写入操作即时生效； 对每个卫星，启动搜索步骤如下·1.设置S0URCESEL寄存器位选择输入信号源，·2.对CNTR寄存器编程设置载波搜索方格数，同步累加数，异步累加数，·3.对THR寄存器编程设置捕获信号强度，·4.对CNTCTRL寄存器编程设置步进数，相干和非相干累加数，·5.对SATCNTL寄存器编程设置G2_L0AD位为GPS选择需要PRN码或者设置GL_NGPS位为GL0NASS选择编码。设置START位，捕获操作只会在TIC前端到来之后才会对相关结果进行累加，卫星搜索操作结束后(STATUS寄存器的READY位被置位，INT信号被置位)，如果 STATUS寄存器的OK位是1，那11位最低效位元宣布相位编码找到信号，接下来的12位元宣布载波方格找到信号，在POWER寄存器你可以读取搜索到的信号的强度。
3.实现权利要求1的GPS和GL0NASS多模信道搜索方法的搜索引擎，其特征是包括 时钟产生器、控制寄存器、模数转换器多路复用开关、编码发生器、混合器、相关器、高级外围总线界面，其中编码发生器经相关器、混合器分别与模数转换器多路复用开关和时钟产生器连接，控制寄存器分别与时钟产生器和模数转换器多路复用开关连接，高级外围总线界面分别与控制寄存器、混合器、相关器、编码发生器连接。
全文摘要
一种GPS和GLONASS多模信道搜索方法及搜索引擎，搜索引擎包括时钟产生器、控制寄存器、模数转换器多路复用开关、编码发生器、混合器、相关器、高级外围总线界面。
文档编号G01S19/33GK102360080SQ201110158588
公开日2012年2月22日 申请日期2011年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者庄巍, 王星, 王泽复, 谢德明, 陈跃斌 申请人:北京联星科通微电子技术有限公司