专利名称：一种整周模糊度搜索装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于卫星定位领域，尤其涉及一种整周模糊度搜索装置。
背景技术：
卫星定位的基本原理是通过测量多颗卫星到卫星接收机的距离来计算卫星接收 机的坐标，以达到准确定位的目的。卫星定位系统使用的观测数据主要有伪距观测值和载 波相位观测值。当卫星接收机锁定某颗卫星的载波后，就开始连续记录载波相位的变化，刚 锁定某颗卫星载波时其载波相位值是小于一周的相位值Φο，该相位值加上载波的整周数 Ntl(整周模糊度)即为载波相位观测量Φ t，根据该载波相位值和载波波长就可得到卫星接 收机到卫星的距离。正确地确定整周模糊度Ntl是卫星定位系统载波相位测量中重要且必须解决的问 题之一。整周模糊度Ntl的确定需要采用特殊的技术推算得到，只要不发生载波相位信号失 锁，该载波相位观测值所对应的整周模糊度Ntl就是常量，卫星接收机接收的每一颗卫星的 每一个载波相位数据都需要确定其相对应的整周模糊度。一旦卫星的载波相位信号失锁， 就需要重新确定该卫星的整周模糊度No。整周模糊度搜索算法主要有三类观测值域内的模糊度解算技术、坐标域内的模 糊度搜索技术、模糊度域内的模糊度搜索算法。目前模糊度搜索算法大多采用模糊度域内 的模糊度搜索算法，该模糊度搜索算法以整数最小二乘法为基础，具有代表性的几种解算 方法如下最小二乘模糊度搜索技术(LSAST)、快速整周模糊度解算方法(FARA)、改进的 Cholesky分解法、最小二乘降相关平差法(LAMBDA)、快速模糊度搜索滤波(FASF)、估算GPS 模糊度的优化方法(OMEGA)，其中，最小二乘降相关平差法(LAMBDA)无论在理论或实践上 都处于顶级水平，此搜索算法的基本步骤如下1)采用最小二乘平差，得到浮点整周模糊度向量Α和相应的协因数矩阵Q^，用N 表示相应的整周模糊度向量，向量Λ和N之差为整周模糊度的残差，利用加权残差平方和最
小的准则使残差最小，即得到整周模糊度的搜索空间为
Z2(N) = (A_N)rQf (A-N) = min ；2)使用转换矩阵Z按公式N' =ZN、A’ = ZA、Ql =ZQyf整周模糊度的搜索空
间再次线性化，在保持整周模糊度整周特性的同时以降低整周模糊度解的相关性。其中转 换矩阵Z具备的条件为①Z的元素必须为整数；②保持变换后搜索空间体积不变；③变换 结果必须降低所有整周模糊度解的相关性；3)联合使用序贯最小二乘平差和离散搜索策略来估算整周模糊度，构建整周模糊 度备选组，采用公式Γ = (A’-Nf Qg(A’-N)计算相应的检验量T，选取检验量T的最小值所 对应的数组为选定的整周模糊度； 4)通过逆变换Z，整周模糊度被再次转换到基线分量已知的原始整周模糊度空间；5)将整周模糊度固定为已知量，再进行传统的最小二乘平差以确定最终的基线分量。目前全球有四个卫星定位系统美国的GPS、欧洲的Gal i 1 eo、俄罗斯的GL0NASS和 中国的北斗卫星定位系统，当使用多系统卫星接收机时，则可能同时收到多达30多颗卫星 的信号，如果是单频数据，则有30多个整周模糊度需要求解，如果是双频数据，则可能有60 多个整周模糊度需要求解，当发生整周跳变时，还需要重新搜索整周模糊度。当需要重新搜 索整周模糊度时，一般采用序贯搜索算法，即将前一次计算的结果作为重新搜索的起始值。 整周模糊度的搜索一般利用软件采用功能模块串联的搜索算法来实现，该过程往往会耗费 大量的时间，不利于快速定位。在需要快速定位的应用中，整周模糊度的确定需要耗费大量 的时间，串联的搜索结构降低了搜索速度，如何快速地确定整周模糊度是实现快速定位的 关键步骤之一。
发明内容针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种能实现整周模糊度快速确定的整周 模糊度搜索装置。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案一种整周模糊度搜索装置，包括GPS接收机连接接口、主控计算机、接口、整周模 糊度搜索模块，整周模糊度搜索模块由搜索处理模块和辅助功能处理模块所组成；主控计 算机除通过GPS接收机连接接口与GPS接收机连接进行数据交换外，还通过接口与辅助功 能处理模块连接来进行数据交换，搜索处理模块和辅助功能处理模块通过双端口 RAM连接 来进行数据交换。所述的辅助功能处理模块由只读存储器ROM、可读写存储器ROM，和能对接收数据 依次进行分解协方差矩阵、降低整周模糊度解相关性和计算整周模糊度搜索空间体积的处 理器相互连接而构成。所述的搜索处理模块由只读存储器ROM、可读写存储器ROM，和能对接收数据进行 整周模糊度搜索的处理器相互连接而构成。本实用新型所述整周模糊度搜索装置工作时，辅助功能处理模块和搜索处理模块 是并行运行的，当搜索处理模块在进行第i时刻的整周模糊度的搜索确定时，辅助功能处 理模块同时进行第i+ι时刻的数据处理。搜索处理模块完成第i时刻的整周模糊度的搜索， 通过双端口 RAM将结果传递给辅助处理模块，辅助功能处理模块通过接口将结果传递给主 控计算机。搜索处理模块马上对辅助功能处理模块提交的第i+Ι时刻的数据处理结果进行 搜索处理。辅助功能处理模块在提交第i+Ι时刻的数据处理结果后，马上进行第i+2时刻 数据的处理。本实用新型装置是将现有的整周模糊度搜索模块按处理时间和功能划分为辅 助功能处理模块和搜索处理模块，两个模块并行处理数据，缩减了完成一次整周模糊度搜 索的时间，大大提高了整周模糊度的搜索速度，实现了整周模糊度的快速确定。
图1是本实用新型结构框图；[0019]图2是常用整周模糊度搜索流程图；图3是本实用新型中主控计算机工作流程图；图4是本实用新型中辅助功能处理模块工作流程图；图5是本实用新型装置中搜索处理模块工作流程图。图中GPS接收机连接接口 1、主控计算机2、接口 3、辅助功能处理模块4、双端口 RAM 5和搜索处理模块具体实施方式
现结合说明书附图对本实用新型做进一步说明如图1所示为本实用新型的整周模糊度搜索装置，该装置包括依次连接的GPS接 收机连接接口 1、主控计算机2、接口 3、辅助功能处理模块4、双端口 RAM 5和搜索处理模块 6，其中，辅助功能处理模块4对接收数据依次进行分解协方差矩阵、降低整周模糊度解的 相关性和计算整周模糊度搜索空间体积的处理，搜索处理模块6对接收数据进行整周模糊 度搜索的处理。主控计算机2通过GPS接收机连接接口 1与GPS接收机进行通讯，通过接口 2与辅 助功能处理模块4进行通讯；辅助功能处理模块4和搜索处理模块6通过双端口 RAM 5连 接进行数据交换，其中双端口 MM 5由可读写存储器RAM、控制电路和仲裁逻辑电路构成， 当辅助功能处理模块4和搜索处理模块6同时对双端口 RAM 5进行操作时，如果出现冲突， 通过双端口 RAM 5内的仲裁逻辑电路处理，获得优先权的一方可以对双端口 RAM 5进行正 常操作，而另外一方则使中断信号有效，从而触发辅助功能处理模块4或搜索处理模块6的 中断响应处理。中断响应处理包括通过修改指针使指针指向冲突操作时的数据地址、清除 中断标志、返回。返回后，再次执行刚才冲突的操作，从而完成对冲突的处理。辅助功能处理模块4由存放程序和常数的只读存储器ROM，存放数据的可读写存 储器RAM，和对接收数据依次进行分解协方差矩阵、降低整周模糊度解的相关性和计算整周 模糊度搜索空间体积的处理器相互连接而构成，其中，只读存储器ROM中存储有分解协方 差矩阵、降低整周模糊度解的相关性和计算整周模糊度搜索空间体积的程序和常数，可读 写存储器RAM存放数据和结果，处理器根据只读存储器ROM中的程序，对可读写存储器RAM 中的数据进行处理，并完成与搜索处理模块6的数据交换。搜索处理模块6由存放程序和常数的只读存储器ROM、存放数据的可读写存储器 RAM和对接收的数据依次进行整周模糊度搜索的处理器相互连接而构成，其中，只读存储器 ROM存储整周模糊度搜索的程序和常数，可读写存储器RAM存放数据和结果，处理器根据只 读存储器ROM中的程序，对可读写存储器RAM中的数据进行处理，并完成与辅助功能处理模 块4的数据交换。下面描述本实用新型提供的整周模糊度搜索装置的工作过程 主控计算机2通过GPS接收机连接接口 1接收到GPS接收机输出的完整数据后， 对数据进行预处理，准备整周模糊度搜索要用的数据，将主控计算机2中的数据Ready标志 置位；当主控计算机2收到辅助功能处理模块4的传递数据请求后，通过接口 3将数据传 递给辅助功能处理模块4，辅助功能处理模块4中的处理器将接收到的数据存储在本地RAM 中，并根据本地ROM中存储的程序对存储在本地RAM中的数据进行分解协方差矩阵、降低整周模糊度解的相关性和计算整周模糊度搜索空间体积。辅助功能处理模块4中的处理器在 确认双端口 RAM 5中的辅助功能处理模块数据下载完毕标志置位后，将处理后的数据传递 到双端口 RAM 5，将双端口 RAM 5中的数据下载完毕标志复位，将双端口 RAM5中的辅助处理 模块数据Ready标志置位，然后通知搜索处理模块6接收数据。
搜索处理模块6中的处理器在确认双端口 RAM 5中的辅助处理模块数据Ready标 志置位后，将存储在双端口 RAM 5的数据下载到本地RAM中，将双端口 RAM 5中的搜索处理 模块数据下载完毕标志置位，并根据搜索处理模块6的本地ROM中存储的程序对存储在本 地RAM中的数据进行整周模糊度的搜索确定。完成搜索后，搜索处理模块6中的处理器将 搜索结果传递到双端口 RAM 5后，将双端口 RAM 5中的搜索结束标志置位，然后通知辅助功 能处理模块4下载搜索结果。辅助功能处理模块4中的处理器在确认双端口 RAM 5中的搜 索结束标志置位后，将双端口 RAM 5中的搜索结果下载到本地RAM中，并将双端口 RAM 5中 的搜索结束标志复位，然后通过接口 3将本地RAM中的搜索结果传递给主控计算机2，主控 计算机2完成定位计算，或者通过GPS接收机连接接口 1将搜索结果传递给GPS接收机，或 者。该装置的工作流程见图3、图4和图5。
权利要求1.一种整周模糊度搜索装置，包括GPS接收机连接接口、主控计算机、接口、整周模糊 度搜索模块，其特征在于1)所述的整周模糊度搜索模块由搜索处理模块和辅助功能处理模块所组成；2)所述的主控计算机除通过GPS接收机连接接口与GPS接收机连接外，还通过接口与 辅助功能处理模块连接，搜索处理模块和辅助功能处理模块通过双端口 RAM连接。
2.根据权利要求1所述的整周模糊度搜索装置，其特征在于所述的辅助功能处理模 块由只读存储器ROM、可读写存储器ROM，和能对接收数据依次进行分解协方差矩阵、降低 整周模糊度解相关性和计算整周模糊度搜索空间体积的处理器相互连接而构成。
3.根据权利要求1或2所述的整周模糊度搜索装置，其特征在于所述的搜索处理模 块由只读存储器ROM、可读写存储器ROM，和能对接收数据进行整周模糊度搜索的处理器相 互连接而构成。
专利摘要本实用新型公开了一种整周模糊度搜索装置，包括GPS接收机连接接口、主控计算机、接口、整周模糊度搜索模块。整周模糊度搜索模块由搜索处理模块和辅助功能处理模块所组成。主控计算机除通过连接接口与GPS接收机连接外，还通过接口与辅助功能处理模块连接，搜索处理模块和辅助功能处理模块通过双端口RAM连接。本实用新型装置是将现有的整周模糊度搜索模块按处理时间和功能划分为辅助功能处理模块和搜索处理模块，两个模块并行处理数据，缩减了完成一次整周模糊度搜索的时间，大大提高了整周模糊度的搜索速度，实现了整周模糊度的快速确定。
文档编号G01S19/44GK201837725SQ20102059293
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月4日 优先权日2010年11月4日
发明者李英冰, 赵珞成 申请人:武汉大学