专利名称：一种基于北斗二号和imu组合的高动态接收机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高动态接收机的设计领域，特别涉及一种基于北斗二号和IMU组合的高动态接收机领域。
背景技术：
在电子干扰日益复杂的现代高科技战争中，如何进一步提高陆基发射武器动态性能和抗干扰能力，提闻武器在恶劣的敌对环境中的生存能力是研制北斗_■号和IMU组合闻动态接收机设计的的重要目标。当空中目标机动能力很强、导弹进入充斥电子干扰的敌占区、车辆驶入高楼林立的城市“峡谷”时，由于北斗卫星信号受遮挡、干扰或处于高动态环境中，容易发生卫星信号失锁现象。对于机载、舰载等目标平台是不能容忍的，在战时将是致命的隐患；对于航空重力测量来说，将导致测量精度下降甚至测量结果不可用。因此，应用领域迫切需要提高干扰或高动态环境下北斗二号/IMU组合系统的导航性能。在高动态条件下，由于多普勒频率的影响，卫星信号容易失锁，为了能够跟踪北斗卫星信号，接收机跟踪环路带宽必须设计充分，然而对于跟踪环路的噪声来说，带宽越窄则跟踪精度越高。显然动态性能所要求的环路带宽和噪声所要求的环路带宽是一对矛盾体。因此为了提高测量精度，同时保证环路动态跟踪性能，必须采取其他手段。
发明内容本实用新型提供一种基于北斗二号和IMU组合的高动态接收机，具有抗干扰能力强、适合高动态环境应用的特点。为了实现上述目的，本实用新型使用以下技术方案:—种基于北斗二号和MU组合的高动态接收机，包括天线单元、射频信号处理单元、基带信号处理单元、IMU单元和导航滤波器，天线单元通过射频与射频信息处理单元相连接，射频信息处理单元用于将天线单元接收的信号下变频成中频信号并向基带信号处理单元发送数据；射频信号处理单元与基带信号处理单元连接，基带信号处理单元通过地址数据总线与导航滤波器连接，IMU单元和导航滤波器通过SPI接口连接。进一步，所述的天线单元包含有I个天线阵元、I个带通滤波器和I个低噪声放大器，天线阵元用于接收卫星发射的射频信号，带通滤波器与天线阵元相连，用于对射频信号进行滤波，低噪声放大器与带通滤波器相连，用于将信号放大后输出。进一步，所述射频信号处理单元由I个滤波器、I个射频模块以及I个Sbit的A/D采样电路组成，射频模块和滤波器相连，用于将滤波后的射频信号完成下变频得到中频信号，A/D采样电路与射频模块相连，用于将中频信号转换成8位的数字信号并传输给基带信号处理单兀。进一步，所述基带信号处理单元由I个捕获电路以及16路跟踪通道组成，捕获电路用于搜索指定卫星载波频率、码相位的粗略值，跟踪通道与捕获电路相连，用于对卫星信号的跟踪，得到观测量、导航电文等数据，每个跟踪通道包含I个载波跟踪环、I个码跟踪环。进一步，所述IMU单元包含了 3个陀螺仪和3个加速度计，分别用于测量接收机三轴角速率以及三轴加速度，提供实时位置与速度信息，实时估算出多普勒频移，最后将信息传输给导航滤波器。进一步，所述导航滤波器，用于完成北斗二号和MU信息的融合，实现MU对北斗二号的辅助，并将个通道测量信息进行融合实现位置、速度和时间的解算。本实用新型的有益效果是:从上述技术方案可以看出，本实用新型提供的基于北斗二号和MU组合的高动态接收机，通过北斗二号接收机接收卫星信息，利用MU惯性测量单元实时估算出多普勒频移，最后在导航滤波器中进行数据融合，完成目标定位、目标跟踪、位置解算，实现高动态、抗干扰性强的北斗二号接收机；本系统充分利用现IMU的优点，实现北斗二号和MU组合接收机设计，可以实现动态范围更高的应用领域。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:如图1所示，一种基于北斗二号和IMU组合的高动态接收机，包括天线单元1、射频信号处理单元2、基带信号处理单元3、IMU单元4和导航滤波器5，天线单元I通过射频与射频信息处理单元2相连接，射频信号处理单元2与基带信号处理单元3连接，基带信号处理单元3通过地址数据总线与导航滤波器5连接，IMU单元4和导航滤波器5通过SPI接口连接。天线单元I包含有I个天线阵元11、I个带通滤波器12和I个低噪声放大器13，带通滤波器12与天线阵元11相连，低噪声放大器13与带通滤波器12相连。天线单元I通过天线阵元11接收北斗卫星发射的射频信号，接收到的射频信号通过带通滤波器12进行滤波处理，最后通过低噪声放大器13进行放大后输出。射频信号处理单元2由I个滤波器21、1个射频模块22以及I个A/D采样电路23组成，射频模块22和滤波器21相连，A/D采样电路23与射频模块22相连。低噪声放大器13输出放大后的射频信号至射频信号处理单元2中的滤波器21再次进行滤波。滤波后的射频信号送入射频模块22通过两2次下变频以及放大得到模拟的中频信号。此模拟中频信号再传送给A/D采样电路23转化为8比特的数字中频信号。基带信号处理单元3，由捕获电路31以及跟踪通道32组成，每个跟踪通道32包含I个载波跟踪环321和I个码跟踪环322，对数字中频信号进行捕获和跟踪操作，一旦捕获到卫星信号就将参数传递给跟踪通道32继续跟踪卫星信号。捕获电路31在将A/D采样电路23输出的数字中频信号搜索每颗卫星的信号，一旦捕获到卫星信号就将参数传递给跟踪通道32，由跟踪通道32继续跟踪卫星信号。跟踪通道32总共有16路，具有相同的结构。[0021]IMU单元4能实时的测量三维速度和加速度，并且将这些参数传递给导航滤波器
5。陀螺仪41、陀螺仪42、陀螺仪43用于测量三维速度。加速度计44、加速度计45、加速度计46用于测量三维加速度。导航滤波器5能根据IMU单元4输出的三维速度和加速度计算得到粗略的卫星信号多普勒频率以及当前多普勒频率变化率，从而导航滤波器5能够输出当前跟踪或捕获的卫星的多普勒频率给基带信号处理单元3，用于对捕获电路31和跟踪通道32进行辅助，使基带信号处理单元3能够在更大的动态范围内捕获和跟踪卫星信号。导航滤波器5还能从基带信号处理单元3读取卫星电文及观测量等数据，并根据这些数据计算出位置、速度、时间等导航数据并从串口输出。以上对本实用新型实施例所提供的一种基于北斗二号和IMU组合的高动态接收机的设计进行了详细介绍，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种基于北斗二号和MU组合的高动态接收机，包括天线单元、射频信号处理单元、基带信号处理单元、MU单元和导航滤波器，其特征在于:天线单元通过射频与射频信息处理单元相连接，射频信息处理单元用于将天线单元接收的信号下变频成中频信号；射频信号处理单元与基带信号处理单元连接，基带信号处理单元通过地址数据总线与导航滤波器连接，IMU单元和导航滤波器通过SPI接口连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗二号和IMU组合的高动态接收机，其特征在于:所述天线单元包含有I个天线阵元、I个带通滤波器和I个低噪声放大器，天线阵元用于接收卫星发射的射频信号，带通滤波器与天线阵元相连，用于对射频信号进行滤波，低噪声放大器与带通滤波器相连，用于将信号放大后输出。
3.根据权利要求1所述的一种基于北斗二号和IMU组合的高动态接收机，其特征在于:所述射频信号处理单元由I个滤波器、I个射频模块以及I个A/D采样电路组成，射频模块和滤波器相连，用于将滤波后的射频信号完成下变频得到中频信号，A/D采样电路与射频模块相连，用于将中频信号转换成8位的数字信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于北斗二号和IMU组合的高动态接收机，其特征在于:所述基带信号处理单元由I个捕获电路以及16路跟踪通道组成，捕获电路用于搜索指定卫星载波频率、码相位的粗略值，跟踪通道与捕获电路相连，用于对卫星信号的跟踪，得到观测量、导航电文等数据，每个跟踪通道包含I个载波跟踪环、I个码跟踪环。
5.根据权利要求1所述的一种基于北斗二号和IMU组合的高动态接收机，其特征在于:所述IMU单元包含了 3个陀螺仪和3个加速度计，分别用于测量接收机三轴角速率以及三轴加速度。
专利摘要本实用新型提供了一种基于北斗二号和IMU组合的高动态接收机，包括天线单元、射频信号处理单元、基带信号处理单元、IMU单元和导航滤波器，天线单元通过射频与射频信息处理单元相连接，射频信息处理单元用于将天线单元接收的信号下变频成中频信号；射频信号处理单元与基带信号处理单元连接，基带信号处理单元通过地址数据总线与导航滤波器连接，IMU单元和导航滤波器单元通过SPI接口连接。本实用新型与传统的接收机相比，具有抗干扰性能强，动态范围宽的特点。
文档编号G01S19/25GK203037854SQ20122069246
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月15日 优先权日2012年12月15日
发明者张继宏, 王建华 申请人:重庆九洲星熠导航设备有限公司