一种星载导航接收机自恢复方法、装置、设备及介质

本技术涉及星载导航信号接收处理，特别是涉及一种星载导航接收机自恢复方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、航天器受太空高能粒子辐射产生的单粒子效应影响，硬件器件容易发生单粒子翻转，造成星载设备功能异常或失效。星载导航接收机(也称星载卫星导航接收机)装载在低轨或中高轨道卫星之上，接收gnss(全球导航卫星系统)卫星导航信号，用于航天器的精密定轨及授时，其在空间高能粒子辐射的影响下，也面临着导航信号接收稳定性问题，影响其对外服务性能。

2、星载卫星导航接收机主要实现对卫星导航信号的接收处理与精密测距，受温度、天线相位中心点、接收射频通道时延、数字信号处理时延等多种因素的影响，接收机的测距值会存在测量偏差，因此高精度的星载卫星导航接收机一般会设计零值时延信号，接收机自主生成零值时延信号，并通过自闭环接收，得到零值时延信号的测量值，并在gnss信号测距值中扣除零值时延，从而得到真实的伪距。零值时延信号的处理流程一般为，星载卫星导航接收机生成零值时延基带信号，送入调制器进行上变频后，同接收天线收到的gnss一起，输出至接收射频通道进行下变频，并输出至接收机，进而完成零值时延的接收和测量。

3、星载卫星导航接收机一般使用dsp(数字信号处理器)加sram(静态随机存取存储器)型fpga(现场可编程逻辑门阵列)混合架构进行信号处理。其中dsp作为数据运算和逻辑控制单元，负责核心的计算和控制任务；而sram型fpga作为协处理设备，实现数据采集、预处理和信号捕获等。星载卫星导航接收机工作在太空环境下，受单粒子效应影响可能出现gnss信号接收异常，因此星载卫星导航接收机在出现信号接收中断后的快速自恢复极为重要。传统的抗辐照方法主要分为两类：一是选用宇航级抗辐照器件，二是针对sram型fpga采用三模冗余和配置信息刷新方法，以降低单粒子效应对器件的影响。上述方法均存在一定的不足，第一种方法成本较高，第二类方法则对fpga的逻辑资源用量、功耗等提出了较高的要求。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种在星载导航接收机出现异常时能够自主监测及快速恢复，以提高星载导航接收机在轨连续运行能力的一种星载导航接收机自恢复方法、装置、设备及介质。

2、一种星载导航接收机自恢复方法，应用于星载导航接收机的信号处理链路，信号处理链路包括gnss信号接收链路和零值时延信号收发链路，由射频通道、da数模转换芯片、dsp、sram型fpga以及ad模数转换芯片构成，射频通道包括零值调制器和下变频器，fpga包括零值时延信号生成模块、零值时延信号跟踪模块、ad接口模块、数字下变频模块、捕获模块、跟踪模块、电文处理模块以及测试信号生成模块；

3、所述方法包括：

4、在星载导航接收机的正常工作过程中，通过dsp控制gnss信号接收链路和零值时延信号收发链路分别对gnss信号和零值时延信号进行捕获跟踪；

5、dsp在超过设定时间阈值未捕获跟踪到gnss信号时，控制fpga按照固定时间间隔进行一次自闭环监测，在fpga进行自闭环监测时，零值时延信号生成模块停止生成零值时延信号，测试信号生成模块开启生成自测试信号，dsp控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪；

6、当dsp稳定跟踪自测试信号时，判断信号处理链路正常，并控制fpga切换至正常工作状态；当fpga连续进行设定次数的自闭环监测，但dsp仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制fpga采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。

7、在其中一个实施例中，通过dsp控制gnss信号接收链路对gnss信号进行捕获跟踪的步骤包括：

8、gnss信号经天线接收后，先进入射频通道中的下变频器转换为中频信号，再进入与射频通道相连的ad模数转换芯片转换为数字信号，之后依次通过fpga中的ad接口模块和数字下变频模块进行处理并输出，dsp通过控制接口控制fpga中的捕获模块对数字下变频模块的输出信号进行捕获，并在信号捕获完成后控制fpga中的跟踪模块和电文处理模块分别对捕获的信号进行信号跟踪和电文译码及解析。

9、在其中一个实施例中，通过dsp控制零值时延信号收发链路对零值时延信号进行捕获跟踪的步骤包括：

10、fpga中的零值时延信号生成模块生成数字基带零值时延信号后，发射至da数模转换芯片转换为模拟基带信号，然后进入射频通道中的零值调制器进行上变频处理后，与gnss信号进行合路并进入射频通道中的下变频器进行下变频处理，再进入与射频通道相连的ad模数转换芯片转换为数字信号后，依次输入fpga中的ad接口模块、数字下变频模块进行处理并输入至零值时延信号跟踪模块进行信号接收；其中，dsp配合fpga完成对零值时延信号的跟踪处理。

11、在其中一个实施例中，dsp还用于在稳定跟踪零值时延信号后，计算零值时延测量值，并测量得到零值时延信号收发链路的内部时延。

12、在其中一个实施例中，通过dsp控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪，包括：

13、fpga中的测试信号生成模块生成数字基带自测试信号后，发射至da数模转换芯片转换为模拟基带信号，然后进入射频通道中的零值调制器进行上变频处理转换为射频模拟信号后，再进入射频通道中的下变频器进行下变频处理，转换为模拟中频信号，再经ad模数转换芯片转换为数字信号后，依次通过fpga中的ad接口模块和数字下变频模块进行处理并输出，dsp通过控制接口控制fpga中的捕获模块对数字下变频模块的输出信号进行捕获，并在信号捕获完成后控制fpga中的跟踪模块对捕获的信号进行信号跟踪。

14、在其中一个实施例中，自测试信号与gnss信号的伪码生成方式、伪码速率、调制方式以及中心频点一致。

15、在其中一个实施例中，零值时延信号生成模块与测试信号生成模块的前端分别连接有一个选通开关，当fpga处于正常工作状态时，零值时延信号生成模块前端的选通开关处于选通状态，零值时延信号正常生成，测试信号生成模块前端的选通开关处于断开状态，自测试信号不生成；当fpga处于自闭环监测状态时，零值时延信号生成模块前端的选通开关处于断开状态，零值时延信号停止生成，测试信号生成模块前端的选通开关处于选通状态，自测试信号开始生成。

16、在其中一个实施例中，fpga进行星载导航接收机自主复位所采用的预设策略包括fpga配置信息刷新策略。

17、在其中一个实施例中，当fpga连续进行设定次数的自闭环监测，但dsp仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制fpga采用fpga配置信息刷新策略进行星载导航接收机自主复位；其中，fpga进行自闭环监测的总时长大于fpga的配置信息刷新周期。

18、一种星载导航接收机自恢复装置，应用于星载导航接收机的信号处理链路，信号处理链路包括gnss信号接收链路和零值时延信号收发链路，由射频通道、da数模转换芯片、dsp、sram型fpga以及ad模数转换芯片构成，射频通道包括零值调制器和下变频器，fpga包括零值时延信号生成模块、零值时延信号跟踪模块、ad接口模块、数字下变频模块、捕获模块、跟踪模块、电文处理模块以及测试信号生成模块；

19、所述装置包括：

20、信号捕获跟踪模块，用于在星载导航接收机的正常工作过程中，通过dsp控制gnss信号接收链路和零值时延信号收发链路分别对gnss信号和零值时延信号进行捕获跟踪；

21、自闭环监测模块，用于dsp在超过设定时间阈值未捕获跟踪到gnss信号时，控制fpga按照固定时间间隔进行一次自闭环监测，在fpga进行自闭环监测时，零值时延信号生成模块停止生成零值时延信号，测试信号生成模块开启生成自测试信号，dsp控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪；

22、自主复位模块，用于当dsp稳定跟踪自测试信号时，判断信号处理链路正常，并控制fpga切换至正常工作状态；当fpga连续进行设定次数的自闭环监测，但dsp仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制fpga采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。

23、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

24、在星载导航接收机的正常工作过程中，通过dsp控制gnss信号接收链路和零值时延信号收发链路分别对gnss信号和零值时延信号进行捕获跟踪；

25、dsp在超过设定时间阈值未捕获跟踪到gnss信号时，控制fpga按照固定时间间隔进行一次自闭环监测，在fpga进行自闭环监测时，零值时延信号生成模块停止生成零值时延信号，测试信号生成模块开启生成自测试信号，dsp控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪；

26、当dsp稳定跟踪自测试信号时，判断信号处理链路正常，并控制fpga切换至正常工作状态；当fpga连续进行设定次数的自闭环监测，但dsp仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制fpga采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。

27、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

28、在星载导航接收机的正常工作过程中，通过dsp控制gnss信号接收链路和零值时延信号收发链路分别对gnss信号和零值时延信号进行捕获跟踪；

29、dsp在超过设定时间阈值未捕获跟踪到gnss信号时，控制fpga按照固定时间间隔进行一次自闭环监测，在fpga进行自闭环监测时，零值时延信号生成模块停止生成零值时延信号，测试信号生成模块开启生成自测试信号，dsp控制信号处理链路对自测试信号进行捕获跟踪；

30、当dsp稳定跟踪自测试信号时，判断信号处理链路正常，并控制fpga切换至正常工作状态；当fpga连续进行设定次数的自闭环监测，但dsp仍未正常接收到自测试信号时，判断信号处理链路存在故障，并控制fpga采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。

31、上述一种星载导航接收机自恢复方法、装置、设备及介质，针对星载导航接收机的信号处理链路，在dsp超过设定时间阈值未捕获跟踪到gnss信号时，通过dsp控制fpga自发自收自测试信号并进行自闭环监测，并在fpga连续进行设定次数的自闭环监测，但dsp仍未正常接收到自测试信号时，通过控制fpga采用预设策略进行星载导航接收机自主复位。采用本方法能够在星载导航接收机的信号处理链路出现异常时，进行自主监测及快速恢复，及时消除太空环境下单粒子效应对接收链路的影响，提高星载导航接收机在轨连续运行能力。