专利名称：自带中频记录回放功能的gnss接收机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自带中频记录回放功能的GNSS接收机系统。
背景技术：
GNSS是Global Navigation Satellite System的缩写，中文译名为全球导航卫星系统。根据GNSS接收机研制需求，人们在对复杂环境下GNSS信号特征建模的基础上设计出了功能全面的GNSS信号模拟器，比如思博伦通信的GSS7700。尽管GNSS信号仿真器可以模拟多种场景的GNSS信号，但其模型无法精确模拟真实场景中大气传播效应、建筑物遮挡、海洋表面反射等一系列环境影响导致的GPS信号复杂、变化、被污染的畸变。为了对接收机性能进行全面科学评价，就必须对各种损伤源进行评估，最具说服力的方法就是在真实条件下开展现场测试。然而，现场测试存在一些缺点，比如真实条件的不可复现性为接收机测试带来问题；复杂环境下的现场动态重复测试，测试麻烦且开销昂贵。对GNSS信号进行记录和回放的方法可以捕捉真实条件下的GNSS信号，并随意对其进行回放，因此可完全复现真实的传播、衰减和干扰，这一本质特点决定了它能够成为真实环境的代表。2011年初思博伦通信推出了射频记录回放系统(RF RPS)GSS6400, 2010年 Averna也推出了自己的RPS方案，因其意义重大而受到了业界的密切关注。然而，RPS产品才刚推出不久，还存在很多不足之处，尤其是对专业接收机测试而言；另外，出于RPS价格和生产商原因，国内短时间还很难普及。因此，提出一种自带中频记录回放功能的GNSS接收机系统，是本领域急需解决的重大难题。
发明内容
为了无损耗地复现真实条件的测试环境，同时避免因重复现场测试和RPS产品带来的昂贵开销和问题，本发明提出了一种具有中频记录和回放功能的GNSS接收机系统。本发明的技术方案为一种自带中频记录回放功能的GNSS接收机系统，包括GNSS 接收机子系统，用于GPS信号放大、滤波与变频调理的射频前端，用于中频GPS信号数字化的模数转换器，用于GPS信号捕获、跟踪、观测量提取的基带数字信号处理器和用于解析接收机位置等信息的定位解算模块；射频前端的输出端与模数转换器的输入端相连，基带信号处理器的输出端与定位解算模块输入端相连；设置中频数据记录子系统、中频数据实时回放子系统和隔离兼容接口模块，GNSS接收机子系统、中频数据记录子系统、中频数据实时回放子系统之间通过隔离兼容接口模块相连；
中频数据记录子系统由用于将GNSS中频数据进行相应格式调整并将调整后的数据进行缓存以备数据调度的数据打包模块，用于根据一定格式和协议将数据高速、稳定、连续向上位机传输的实时数据上传模块，以及用于上位机数据检验接收并进行高速数据文件存储的数据存储模块组成；数据打包模块的输出端与实时数据上传模块的输入端相连，实时数据上传模块的输出端与数据存储模块的输入端相连；中频数据实时回放子系统由用于GNSS中频数据文件读取和数据输出的数据发送模块，用于将上位机数据连续、稳定下传的实时数据下传模块，以及用于数据接收、数据格式还原并缓存的数据解析模块组成；数据发送模块的输出端与实时数据下传模块的输入端相连，实时数据下传模块的输出端与数据解析模块的输入端相连；
隔离兼容接口模块由3个时钟信号、2个数据分流寄存器、4个数据缓存器和5个数据开关组成；时钟信号I输出端与模数转换器的时钟端相连，模数转换器的输出端与分流寄存器I的输入端相连，分流寄存器I的输出端分别与数据缓存器I和数据缓存器2的输入端相连，数据缓存器3的输出端和分流寄存器2的输入端相连，数据缓存器4的输入端和分流寄存器2的输出端相连，时钟信号2的输出端分别与数据缓存器I和数据缓存器4的时钟端相连，时钟信号3的输出端分别和数据缓存器2和数据缓存器3的时钟端相连，数据开关1、2、4的A端分别与数据缓存器1、2、4的输出端相连，数据开关3的A端与数据缓存器 3的输入端相连，数据开关O的A端与模数转换器的输出端相连，数据开关O的B端与基带信号处理器的输入端相连；
隔离兼容接口模块的数据开关I的B端与GNSS接收机子系统的基带信号处理器的输入端相连，隔离兼容接口模块的数据开关2的B端与中频数据记录子系统的数据打包模块的输入端相连，隔离兼容接口模块的数据开关3的B端与中频数据实时回放子系统的数据解析模块的输出端相连，隔离兼容接口模块的数据开关4的B端与GNSS接收机子系统的基带信号处理器的输入端相连。而且，中频数据记录子系统的数据打包模块由分频器I、分频器2、数控振荡器、数据寄存器、位宽调整器、混频器、路数选择器、数据装载器和FIFOl组成；数据寄存器的输入端与数据开关2的B端相连，数据寄存器的输出端与位宽调整器的输入端相连，位宽调整器的输出端与混频器的输入端I相连，混频器输出端与路数选择器的输入端相连，路数选择器的输出端与数据装载器的输入端相连，数据装载器的输出端与FIFOl的输入端相连， FIFOl的输出端与实时数据上传模块的输入端相连,时钟信号3的输出端与分频器I、分频器2的输入端相连，时钟信号3的输出端与数控振荡器的时钟端相连，分频器I的输出端与数据寄存器的时钟端相连，分频器2的输出端与数据装载器的时钟端相连，数控振荡器的输出端与混频器的输入端2相连。而且，中频数据实时回放子系统的数据解析模块由FIF02、分频器I、分频器2、 数据分解器和单元数据缓存器组成；FIF02的输入端与实时数据下传模块的输出端相连， FIF02的输出端与数据分解器的输入端相连，数据分解器的输出端与单元数据缓存器的输入端相连，单元数据缓存器的输出端与数据开关3的B端相连，时钟信号3的输出端分别与分频器I、分频器2的输入端相连，分频器2的输出端与数据分解器的时钟端相连，分频器I 的输出端与单元数据缓存器的时钟端相连。而且，中频数据记录子系统的数据存储模块由接收数据模块和写硬盘模块组成； 接收数据模块的输入端与实时数据上传模块的输出端相连，接收数据模块的输出端与写硬盘模块的输入端相连，写硬盘模块的输出端与硬盘的输入端相连。而且，中频数据实时回放子系统的数据发送模块由读取硬盘模块和数据输出模块组成；读取硬盘模块的输入端与硬盘的输出端相连，读取硬盘模块的输出端与数据输出模块的输入端相连，数据输出模块的输出端与实时数据下传模块的输入端相连。
本发明中，在隔离兼容接口模块的协调控制作用下，系统具有三种工作模式兼容普通接收机的普通定位模式、边记录边定位的记录定位模式和用回放数据定位的回放定位模式。中频数据记录子系统数据记录格式灵活多样，数据位宽、数据采样率、数据路数和数据频点均可灵活调整；且数据传输高速、连续、稳定、实时。采用本发明在复杂的室外环境下开展一次实验，既可以记录接收机标准的量测数据文件，同时也可以同步记录中频数据文件。在实验室环境下，将记录的中频数据文件回放给接收机，实现硬件接收机在回放数据文件情况实时定位。本发明让普通GNSS接收机具有了自主实现真实条件复现测试的能力，保证了在无RPS仪器辅助下，通过一次外场试验实现真实条件在接收机上的重复回放，为接收机的系统调试和完整测试带来了极大便利。本发明不仅扩展了现有接收机的功能，同时也为接收机测试降低了复杂度和成本，对接收机发展具有积极的推动作用。
图I为本发明实施例的系统框图2为本发明实施例的中频数据记录子系统和中频数据实时回放子系统的软件流程简图3为本发明实施例的隔离兼容接口模块结构图4为本发明实施例的中频数据记录子系统的数据打包模块结构图5为本发明实施例的中频数据实时回放子系统的数据解析模块结构图6为本发明实施例的中频数据记录子系统的数据存储模块工作流程图7为本发明实施例的中频数据实时回放子系统的数据发送模块工作流程图8为本发明实施例的载体结构图9为本发明自带中频记录回放功能的GNSS接收机系统在回放定位与普通定位模式下的载噪比对比结果；
图10为本发明自带中频记录回放功能的GNSS接收机系统在回放定位和普通定位模式下的定位对比测试结果。
具体实施例方式
本发明除了具有普通GNSS接收机的供能外，同时既可以同步记录格式灵活的GNSS中频数据，也可以通过回放中频数据文件实现硬件接收机的实时工作，确保了硬件接收机系统在无外界辅助条件下自主实现真实条件的复现测试。以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。实施例的自带中频记录回放功能的GNSS接收机系统的框架如图I所示，包括现有 GNSS接收机系统已有的GNSS接收机子系统，本发明增设的中频数据记录子系统、中频数据实时回放子系统和隔离兼容接口模块。GNSS接收机子系统包括用于GPS信号放大、滤波与变频调理的射频前端，用于中频GPS信号数字化的模数转换器，用于GPS信号捕获、跟踪、观测量提取的基带数字信号处理器和用于解析接收机位置等信息的定位解算模块。射频前端的输出端与模数转换器的输入端相连，基带信号处理器的输出端与定位解算模块输入端相连。GNSS接收机子系统具体实现为现有技术，本发明不予赘述。在现有技术中，模数转换器的输出端与基带信号处理器的输入端相连，本发明将模数转换器的输出端通过隔离兼容接口模块的数据开关O与基带信号处理器的输入端相连。除了普通接收机现有组成部分，本发明还设计了中频数据记录子系统、中频数据实时回放子系统和隔离兼容接口模块。实施例的中频数据记录子系统由用于将GNSS中频数据进行相应格式调整并将调整后的数据进行缓存以备数据调度的数据打包模块，用于根据一定格式和协议将数据高速、稳定、连续向上位机传输的实时数据上传模块，以及用于上位机数据检验接收并进行高速数据文件存储的数据存储模块组成；数据打包模块的输出端与实时数据上传模块的输入端相连，实时数据上传模块的输出端与数据存储模块的输入端相连。在中频数据记录子系统部分，首先，将模数转换得来的中频数据进行格式转换，并将格式化调整后的数据进行缓存以备数据调度；其次，根据一定格式和协议进行数据的高速、连续、稳定传输；最后，上位机将接收到的数据存储成数据文件，可以保存到上位机的硬盘中。实施例的中频数据实时回放子系统由用于GNSS中频数据文件读取和数据输出的数据发送模块，用于将上位机数据连续、稳定下传的实时数据下传模块，以及用于数据接收、数据格式还原并缓存的数据解析模块组成；数据发送模块的输出端与实时数据下传模块的输入端相连，实时数据下传模块的输出端与数据解析模块的输入端相连。在中频数据实时回放子系统部分，首先，上位机从数据文件中读取数据并发送给传输设备；其次，对数据进行与记录相反方向的传输操作；最后，接收机接收数据并将格式调整成模数转换的输出格式，并进行缓存。实施例的隔离兼容接口模块部分如图3所示，由3个时钟信号CLK1、CLK2、CLK3，2 个分流寄存器1、2，4个数据缓存器1、2、3、4，5个数据开关0、1、2、3、4组成。数据开关的两个端口记为A端和B端。时钟信号I (CLKl)输出端与模数转换器的时钟端相连，模数转换器输出端与分流寄存器I的输入端相连，分流寄存器I的输出端分别与数据缓存器I和数据缓存器2的输入端相连，数据缓存器3的输出端和分流寄存器2的输入端相连，数据缓存器4的输入端和分流寄存器2的输出端相连，时钟信号2 (CLK2)的输出端分别与数据缓存器I和数据缓存器4的时钟端相连，时钟信号3的输出端分别和数据缓存器2和数据缓存器3的时钟端相连，数据开关1、2、4的A端分别与数据缓存器1、2、4的输出端相连，数据开关3的A端与数据缓存器3的输入端相连，数据开关O的A端与模数转换器的输出端相连， 开关O的B端与基带信号处理器的输入端相连。隔离兼容接口模块的数据开关I的B端与 GNSS接收机子系统的基带信号处理器的输入端相连，隔离兼容接口模块的数据开关2的B 端与中频数据记录子系统的数据打包模块的输入端相连，隔离兼容接口模块的数据开关3 的B端与中频数据实时回放子系统的数据解析模块的输出端相连，隔离兼容接口模块的数据开关4的B端与GNSS接收机子系统的基带信号处理器的输入端相连。对于记录子系统与接收机子系统而言，首先，在时钟信号I作用下将模数转换的结果存储在分流寄存器中； 其次，接收机子系统和记录子系统分别在自身时钟作用下，将分流寄存器中数据读入自身的数据缓存器中；最后，通过调控数据缓存器输出端的开关，实现子系统工作状态调节。对于回放子系统与接收机子系统而言，首先，通过控制数据缓存器端的开关，调节是否引入回放数据；其次，在回放子系统时钟信号作用下，将回放子系统送入数据缓存器中的数据复制到分流寄存器中；最后，接收机子系统在自身时钟作用下，将分流寄存器中数据读入自身数据缓存器，完成数据交互。
由本发明设计结构可知，系统具有三种工作模式普通定位模式、记录定位模式和回放定位模式。中频数据记录和接收机可同步并行工作，实现了边工作边记录。接收机记录文件可在接收机系统中实时回放，而接收机结构不需要做任何调整。实施例中频数据记录子系统和中频数据实时回放子系统的具体软件流程图如图 2所示，中频数据记录子系统的工作流程，具体实现的步骤依次包括中频数据采集与调度、 USB上传固件程序、USB上传驱动程序、数据接收与存储。中频数据记录子系统的工作流程， 具体实现的步骤依次包括数据读取与发送、USB下传驱动程序、USB下传固件程序、数据接收与调度。数据打包模块执行中频数据采集与调度步骤，实时数据上传模块执行USB上传固件程序、USB上传驱动程序步骤，数据存储模块执行数据接收与存储步骤；数据发送模块执行数据读取与发送步骤，实时数据下传模块执行USB下传固件程序和USB下传驱动程序步骤，数据解析模块执行数据接收与调度步骤。记录子系统负责将GNSS信号记录并传输存储到PC上位机,而回放子系统负责将 PC上位机记录文件数据回传并供接收机使用，两者的数据流向不同，软件架构也不同。具体实施时，也可以由本领域技术人员采用现有软件模块化设计技术，分别实现各步骤。这样可以视为中频数据采集与调度部分的输入是来自隔离兼容接口模块提供的中频数据源，中频数据采集与调度部分的输出与USB上传固件程序的输入相连，USB上传固件程序部分的输出与USB上传驱动程序部分的输入相连，USB上传驱动程序部分的输出与数据接收与存储程序部分的输入相连。数据读取与发送的输入是来自硬盘的中频数据文件，数据读取与发送部分的输出与USB下传驱动程序部分的输入相连,USB下传驱动程序部分的输出与USB 下传固件程序部分的输入相连，USB下传固件程序部分的输出与数据接收与调度部分的输入相连。在记录子系统中，数据采集与调度部分包括设置数据采集时钟频率、数据采集位宽、数据存储格式、数据采集控制、格式化的数据缓存处理、向USB传送数据及其控制；USB 上传固件程序部分包括=USB器件初始化、与上位机通信并传输数据、利用驱动器件的FIFO 接口控制USB器件与外部控制器的数据传输；USB上传驱动程序部分包括USB设备驱动、 USB总线驱动、USB主控制器驱动；数据接收与存储部分包括上位机数据存储设置接口、数据存储、存储出错检测。在回放子系统中，USB部分程序类似，数据读取与发送部分包括上位机数据读取设置接口、数据读取；数据接收与调度部分包括数据接收控制、数据缓存、 数据格式调整。USB部分的程序实现可采用现有技术，其他部分实现参见以下各模块具体设计。为了满足不同回放格式接收机和不同软件接收机处理需求，中频记录的数据格式应该多样化，设计中应该考虑各种影响数据格式的因素。为便于实施参考起见，本发明提供了实施例的中频数据记录子系统的数据打包模块具体设计方案，如图4所示数据打包模块由分频器I、分频器2、数控振荡器、数据寄存器、位宽调整器、混频器、路数选择器、数据装载器和FIFOl组成。数据寄存器的输入端与数据开关2的B端相连，数据寄存器的输出端与位宽调整器的输入端相连，位宽调整器的输出端与混频器的输入端I相连，混频器的输出端与路数选择器的输入端相连，路数选择器的输出端与数据装载器的输入端相连，数据装载器的输出端与FIFOl的输入端相连，FIFOl的输出端与实时数据上传模块的输入端相连，时钟信号3的输出端与分频器I、分频器2的输入端相连，时钟信号3的输出端与数控振荡器的时钟端相连，分频器I的输出端与数据寄存器的时钟端相连，分频器2的输出端与数据装载器的时钟端相连，数控振荡器的输出端与混频器的输入端2相连。时钟信号3 (CLK3)是中频记录数据的采样时钟，通过设置分频器系数可以灵活调整采样率，其调整不会影响接收机工作；位宽调整可将两路8位数据通过截取高位方式，得到8位以下的任意位宽；在某些需求中，中频频点也需要作调整，频点调整可以通过与本地产生的数控振荡器混频实现，通过控制本振频率便可以实现中频频点的灵活调整；根据软件接收机基带结构需求，需要设定是I/Q正交输出还是单路输出，路数选择模块用来选择数据路数；因为经灵活调整后的中频数据路数、位数均发生了改变，根据数据传输格式需求，需要将格式调整后的数据16位一组按照时间顺序进行重新编排装载，因16位一组的数据率同采样数据率不同， 通过时钟分频为变化后的数据设定传输时钟。为了保证回放数据在硬件接收机上实时、连续、稳定回放，数据解析模块需要进行合理设计。为便于实施参考起见，本发明提供了实施例的中频据实时回放子系统的数据解析模块具体设计方案，如图5所示数据解析模块由FIF02、分频器I、分频器2、数据分解器和单元数据缓存器组成；FIF02的输入端与实时数据下传模块的输出端相连，FIF02的输出端与数据分解器的输入端相连，数据分解器的输出端与单元数据缓存器的输入端相连，单元数据缓存器的输出端与数据开关3的B端相连，时钟信号3的输出端分别与分频器I、分频器2的输入端相连，分频器2的输出端与数据分解器的时钟端相连，分频器I的输出端与单元数据缓存器的时钟端相连。为了保证数据的连续性，首先，回放的数据存入FIFO中进行缓存处理；其次，对USB的16位格式的数据根据装载格式进行分解；最后，将还原的中频数据按单元进行缓存，以供接收机进行重采样使用。该设计方法既保证了数据的实时回放， 同时也不影响接收机自身结构。FIFO是现有技术中先入先出队列存储器的惯用简称。为了解决因PC机硬盘读写不均匀导致的数据记录、回放不连续的问题，可以对数据存储模块和数据发送模块进行优化设计
实施例的中频数据记录子系统的数据存储模块由接收数据模块和写硬盘模块组成；读取硬盘模块的输入端与硬盘的输出端相连，读取硬盘模块的输出端与数据输出模块的输入端相连，数据输出模块的输出端与实时数据下传模块的输入端相连。相应的软件设计可参见图6，其中提供了本发明实施例中频数据记录子系统中数据存储模块工作流程。在数据保存过程中，为了确保硬盘的寻道时间开销不影响USB数据的连续接收，本系统使用两个线程分开处理接收数据与保存数据。一个为读USB设备数据线程，一个为写硬盘线程。读USB 设备数据线程中使用了一个队列，将每次读取的64K字节(一个数据块)数据首先放入队列中，线程的步骤为首先开启读USB设备数据线程，判断是否线程结束，是则输出采集结果， 否则读取USB数据并写入队列，返回判断直到线程结束。写硬盘线程负责读取该队列数据以写入硬盘，线程的步骤为首先开启写硬盘线程，线程休眠I. 5S (秒)，然后判断是否线程结束，是则结束本线程，否则判断队列中是否有数据，是则写入硬盘，否则休眠O. 5S (秒)后写入硬盘，写入硬盘后返回判断是否线程结束，直到判断结果为是。由于要优先保证USB设备对数据的连续接收，以防其发生数据阻塞，接收数据线程使用实时性高的优先级，而数据存储线程使用普通优先级。实施例的中频数据实时回放子系统的数据存储模块由接收数据模块和写硬盘模块组成；接收数据模块的输入端与实时数据上传模块的输出端相连，接收数据模块的输出端与写硬盘模块的输入端相连，写硬盘模块的输出端与硬盘的输入端相连。相应的软件设计可参见图7，其中提供了本发明实施例中频数据实时回放子系统中数据发送模块工作流程图。上位机向嵌入式接收机进行数据传输的时候需要保证高速连续的数据传输。因此， 回放过程也设计为两个线程，一个线程执行读取硬盘操作，另一个线程执行写入USB设备操作，读取硬盘线程优先级为普通优先级，而写入USB设备线程使用较高优先级。写USB设备线程的步骤为首先开启写USB设备线程，线程休眠2. 5S (秒)，然后判断是否线程结束， 是则结束本线程，输出回放结果；否则读取队列中数据并写入USB，然后返回判断是否线程结束，直到判断结果为是。读硬盘线程的步骤为首先开启读硬盘线程，判断是否线程结束， 是则结束本线程，否则判断队列中数据块的个数是否少于5000，否则写入硬盘，是则休眠
O.5S (秒)后写入硬盘，写入硬盘后返回判断是否线程结束，直到判断结果为是。实施例的系统载体由GNSS射频信号调理平台、基于DSP+FPGA+USB的嵌入式硬件平台和PC上位机组成；GNSS射频信号调理平台包括放大器、滤波器、本振、正交混频器和A/ D转化器；嵌入式平台的FPGA实现基带信号处理器、数据打包模块、数据解析模块、隔离兼容接口模块，嵌入式平台的DSP实现定位解算模块，嵌入式平台的USB实现数据实时上传模块、数据实时下传模块；PC上位机实现数据存储模块、数据发送模块；射频调理平台输入输出接口与FPGA相连，FPGA与DSP相连，USB —端与FPGA相连，USB另一端与PC机相连。如图8所示由结构图可知，射频板包括放大、滤波、频综、I/Q混频和模数转换器(A/D);基带板包括系统时钟(晶振)、对晶振信号做预处理的PLL、DSP (数字信号处理器)、FPGA (现场可编程门阵列芯片)、USB和其他配件。该平台集接收机、中频记录、中频回放功能于一体，射频板卡将其转换的中频数字信号送给FPGA中的基带处理器部分(即GNSS接收机子系统的基带数字信号处理器)，然后与DSP中的控制运算相结合实现接收机功能；射频板卡将其转换的中频数字信号送给FPGA中的中频记录部分(即中频数据记录子系统的数据打包模块)， 然后通过USB将数据传输给上位机存储成数据文件实现中频记录功能；上位机将记录文件数据通过USB传输给FPGA中的回放部分(即中频数据实时回放子系统的数据解析模块)，然后回放模块按照相应格式将数据实时播发给基带相关器，实现无射频卡参与的接收机实时回放工作。鉴于FPGA的并行协调处理特性，模数转换器数据可同时送给接收机基带相关器和中频记录的下位机模块，实现中频记录和接收机同步工作。本发明的中频数据记录子系统和中频数据实时回放子系统在同一硬件平台上分时工作，即实现“一次记录重复回放”功倉泛。测试本发明自带中频记录回放的GNSS接收机系统性能最好的方法就是对现场测试与回放模式下的载噪比和定位结果进行对比，图9和图10所示分别为本发明自带中频记录回放功能的GNSS接收机系统在回放定位模式和普通定位模式下的载噪比和定位对比测试结果。在性能对比测试中，接收机普通定位模式和回放定位模式的中频数据格式均是位宽为8、采样率为6. 5MHz的双路采集。图9和数据统计表明，在数据格式一致时，接收机回放定位模式对载噪比的损耗在O. 15dB以内，与市场上现有射频记录回放产品相比，具有明显优势。对比两者的纬度和经度结果曲线可以发现，回放定位模式结果同现场定位结果效果趋于一致，回放定位的连续性也再次证明了数据记录回放的连续稳定性。对比结果可以证明，中频数据记录回放系统的可用，说明了接收机自带记录回放功能方案可行，图9中， “live 8bit 6. 5MHz”表示普通定位模式(live即现场实时)中频数据位宽为8、采样率为6. 5MHz，“playback 8bit 6. 5MHz”表示回放定位模式中频数据位宽为8、采样率为6. 5MHz， 横坐标Time[sec]表示以秒单位的时间，纵坐标C/NO[dB]表示以dB为单位的载噪比。图 10中，“live Lat”表示普通定位模式下的纟韦度,“playback Lat”表示回放定位模式下的讳度,“live Lon”表示普通定位模式下的经度,“playback Lon”表示回放定位模式下的经度, 纵坐标ALat[m]表示以米为单位的纟韦度变化量,纵坐标Λ Lon[m]表示以米为单位的经度变化量。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
权利要求
1.一种自带中频记录回放功能的GNSS接收机系统，包括GNSS接收机子系统，用于GPS 信号放大、滤波与变频调理的射频前端，用于中频GPS信号数字化的模数转换器，用于GPS 信号捕获、跟踪、观测量提取的基带数字信号处理器和用于解析接收机位置等信息的定位解算模块；射频前端的输出端与模数转换器的输入端相连，基带信号处理器的输出端与定位解算模块输入端相连；其特征在于设置中频数据记录子系统、中频数据实时回放子系统和隔离兼容接口模块，GNSS接收机子系统、中频数据记录子系统、中频数据实时回放子系统之间通过隔离兼容接口模块相连；中频数据记录子系统由用于将GNSS中频数据进行相应格式调整并将调整后的数据进行缓存以备数据调度的数据打包模块，用于根据一定格式和协议将数据高速、稳定、连续向上位机传输的实时数据上传模块，以及用于上位机数据检验接收并进行高速数据文件存储的数据存储模块组成；数据打包模块的输出端与实时数据上传模块的输入端相连，实时数据上传模块的输出端与数据存储模块的输入端相连；中频数据实时回放子系统由用于GNSS中频数据文件读取和数据输出的数据发送模块，用于将上位机数据连续、稳定下传的实时数据下传模块，以及用于数据接收、数据格式还原并缓存的数据解析模块组成；数据发送模块的输出端与实时数据下传模块的输入端相连，实时数据下传模块的输出端与数据解析模块的输入端相连；隔离兼容接口模块由3个时钟信号、2个数据分流寄存器、4个数据缓存器和5个数据开关组成；时钟信号I输出端与模数转换器的时钟端相连，模数转换器的输出端与分流寄存器I的输入端相连，分流寄存器I的输出端分别与数据缓存器I和数据缓存器2的输入端相连，数据缓存器3的输出端和分流寄存器2的输入端相连，数据缓存器4的输入端和分流寄存器2的输出端相连，时钟信号2的输出端分别与数据缓存器I和数据缓存器4的时钟端相连，时钟信号3的输出端分别和数据缓存器2和数据缓存器3的时钟端相连，数据开关1、2、4的A端分别与数据缓存器1、2、4的输出端相连，数据开关3的A端与数据缓存器 3的输入端相连，数据开关O的A端与模数转换器的输出端相连，数据开关O的B端与基带信号处理器的输入端相连；隔离兼容接口模块的数据开关I的B端与GNSS接收机子系统的基带信号处理器的输入端相连，隔离兼容接口模块的数据开关2的B端与中频数据记录子系统的数据打包模块的输入端相连，隔离兼容接口模块的数据开关3的B端与中频数据实时回放子系统的数据解析模块的输出端相连，隔离兼容接口模块的数据开关4的B端与GNSS接收机子系统的基带信号处理器的输入端相连。
2.根据权利要求I所述自带中频记录回放功能的GNSS接收机系统，其特征在于中频数据记录子系统的数据打包模块由分频器I、分频器2、数控振荡器、数据寄存器、位宽调整器、混频器、路数选择器、数据装载器和FIFOl组成；数据寄存器的输入端与数据开关2的 B端相连，数据寄存器的输出端与位宽调整器的输入端相连，位宽调整器的输出端与混频器的输入端I相连，混频器输出端与路数选择器的输入端相连，路数选择器的输出端与数据装载器的输入端相连，数据装载器的输出端与FIFOl的输入端相连，FIFOl的输出端与实时数据上传模块的输入端相连，时钟信号3的输出端与分频器I、分频器2的输入端相连，时钟信号3的输出端与数控振荡器的时钟端相连，分频器I的输出端与数据寄存器的时钟端相连，分频器2的输出端与数据装载器的时钟端相连，数控振荡器的输出端与混频器的输入端2相连。
3.根据权利要求I所述自带中频记录回放功能的GNSS接收机系统，其特征在于中频数据实时回放子系统的数据解析模块由FIF02、分频器I、分频器2、数据分解器和单元数据缓存器组成；FIF02的输入端与实时数据下传模块的输出端相连，FIF02的输出端与数据分解器的输入端相连，数据分解器的输出端与单元数据缓存器的输入端相连，单元数据缓存器的输出端与数据开关3的B端相连，时钟信号3的输出端分别与分频器I、分频器2的输入端相连，分频器2的输出端与数据分解器的时钟端相连，分频器I的输出端与单元数据缓存器的时钟端相连。
4.根据权利要求I所述自带中频记录回放功能的GNSS接收机系统，其特征在于中频数据记录子系统的数据存储模块由接收数据模块和写硬盘模块组成；接收数据模块的输入端与实时数据上传模块的输出端相连，接收数据模块的输出端与写硬盘模块的输入端相连，写硬盘模块的输出端与硬盘的输入端相连。
5.根据权利要求I所述自带中频记录回放功能的GNSS接收机系统，其特征在于中频数据实时回放子系统的数据发送模块由读取硬盘模块和数据输出模块组成；读取硬盘模块的输入端与硬盘的输出端相连，读取硬盘模块的输出端与数据输出模块的输入端相连，数据输出模块的输出端与实时数据下传模块的输入端相连。
全文摘要
本发明涉及一种自带中频记录回放功能的GNSS接收机系统，包括GNSS接收机子系统、中频数据记录子系统、中频数据实时回放子系统和隔离兼容接口模块；中频数据记录子系统由数据打包模块、实时数据上传模块和数据存储模块组成，中频数据实时回放子系统由数据发模块送、实时数据下传模块和数据解析模块组成，各子系统间由隔离兼容接口模块连接。本发明包括三种工作模式普通定位模式、记录定位模式和回放定位模式，且其具有结构兼容性强、数据格式灵活和数据传输高速连续等特点。
文档编号G01S19/13GK102590827SQ20121003412
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月16日 优先权日2012年2月16日
发明者严昆仑, 张提升, 牛小骥, 章红平 申请人:武汉大学