基于dsp和fpga的gps接收机卫星通道嵌入式监控终端的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种嵌入式监测终端设备，尤其涉及一种基于DSP和FPGA的GPS接收机卫星通道嵌入式监控终端。
【背景技术】
[0002]GPS是全球定位系统的缩写，经过多年的发展，GPS已经潜移默化的影响了人们的生活。全球定位系统有许多的优点，如全天候、全球覆盖、高精度、灵活方便以及多种价位以适合不同需求等，这些吸引了全世界所有人的眼球。GPS的应用的普及不仅改变人们传统的工作方式，而且在无形中提高了人们的工作效率，为经济发展带来了诸多好处和效益，具有十分广阔的应用和发展前景。
[0003]对用户来说，GPS接收机是关键的使用设备。很多情况下用户对接收机的使用都是通过人机界面来使用的，实现接收机与计算机之间的通信，将信息通过串口导入到计算机然后再根据串口数据协议对GPS数据进行处理。因此，对于GPS信号实现串口接收，数据采集，协议解析等显得尤为重要。本文设计的是接收机卫星通道监控软件，实现卫星信号的可视化。它可以帮助接收机开发者了解和掌握设计方法的可实施性和有效性。
[0004]人机界面，也可以称之为上位机，是人与计算机进行信息传递和交换的平台。界面的使用已经渐渐地深入到人们生活和工作的各个方面、行业和领域，成为人们行为活动不可或缺的应用工具和工作助手，这凸显了用户界面在技术开发中的重要地位，界面的操作决定了人们控制和操纵系统的方式。随着人机界面应用系统的不断发展，人机界面设计将会在人们的生活中起到越来越重要的作用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种可以检测GPS卫星通道的信息(卫星的伪距、PRN号、信噪比、多普勒频移、卫星可见状态、接收机位置速度)的终端，从而可以实现通过终端向接收机发出指令，可以控制显示有效卫星信息，获取导航电文，将本地坐标保存及选择参与定位的卫星。
[0006]本发明的目的是这样实现的:
基于DSP和FPGA的GPS接收机卫星通道嵌入式监控终端，包括硬件环境和卫星通道健康终端，其特征在于:所述硬件环境包括GPS接收机和PC计算机；所述卫星通道监控终端包括GPS数据模块和监控终端基本功能模块。
[0007]所述GPS接收机是基于通用型导航与通信DSP/FPGA开发平台，GPS卫星导航接收机开发平台组成主要包括:天线单元、GPS射频单元和GPS卫星导航接收机基带开发平台组成。
[0008]所述GPS数据模块包括GPS数据接收模块和GPS数据解析模块；监控终端基本功能模块包括:可以自主选择卫星PRN号的卫星选择控制模块，实时显示卫星状态信息模块，接收机位置速度信息模块，直观监控视图模块，坐标转换模块以及时间模块；所述直观监控视图包括伪距视图、信噪比视图、多普勒视图、卫星位置视图。
[0009]本发明的优点是可以检测GPS卫星通道的信息(卫星的伪距、PRN号、信噪比、多普勒频移、卫星可见状态、接收机位置速度)的终端，从而可以实现通过终端向接收机发出指令，可以控制显示有效卫星信息，获取导航电文，将本地坐标保存及选择参与定位的卫星，显示直观明了，操作简捷，可应用于在各类GPS导航接收机的研制测试中。
【附图说明】
[0010]图1为GPS接收机结构框图。
[0011 ] 图2为监控终端总体框架。
[0012]
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
实施例1
本发明利用GPS通用型开发平台，设计了卫星通道监控终端系统。该系统可以接收由GPS接收机发出的串口信息，在此基础上，对串口数据进行解析，提取出当前的卫星的伪距、多普勒频移、导航电文、时间、位置、速度信息等，并在上位机上进行显示，实现接收数据的可视化。本系统所采用的硬件环境有GPS接收机和PC计算机，GPS定位接收机是基于通用型导航与通信DSP/FPGA开发平台，拥有12个通道，可同时快速追踪12颗卫星，集扩频通信与解扩、导航、信号处理及相关软件算法为一体，且所有代码全面开源，成功地解决了用户在系统集成、二次软件开发中的实际问题。GPS卫星导航接收机开发平台组成主要包括:天线单元、GPS射频单元和GPS卫星导航接收机基带开发平台组成。
[0014]为了实现通过串口发送指令控制接收机对卫星信号选择性处理；通过解算可以实时显示卫星的状态信息，并为其数据画出直观图，实现卫星接收数据的可视化；可以保存本地坐标到接收机，方便快速定位；可以将大地坐标转化成为直角坐标；可以实现对串口接收的GPS数据以及导航电文的存储这些目标，本发明首先通过添加控件和基本的编程实现MFC应用程序的基本框架；然后通过控件提供的调用函数实现GPS数据的解析与显示；最后使用VisUalStUd12010提供函数和库实现程序的诸多功能，即使用⑶I功能函数画出数据的直观图，坐标转换，信息存储。
[0015]卫星通道监控终端主要包括两个模块:GPS数据模块，监控终端基本功能模块。GPS数据模块，该模块主要包括GPS数据的接收模块和GPS数据的解析模块。在进行数据接收之前，首先要对其进行串口设置，并使用串口线连接GPS接收机与PC机，接通电源；然后通过串口接收GPS数据，通过读串口操作，读取接收机发送GPS数据，同时根据NMEA_0183进行数据的解析。这一模块和卫星通道监控终端基本功能模块的实现有很密切的联系，因为所有的卫星信息均是由串口接收的GPS数据解析以及解算而来的。监控终端基本功能模块主要包括:可以自主选择卫星PRN号的卫星选择控制模块，实时显示卫星状态信息模块，接收机位置速度信息模块，直观监控视图模块，坐标转换模块以及时间模块等，其中直观监控视图包括伪距视图、信噪比视图、多普勒视图、卫星位置视图。
[0016]实施例2
结合图1，图1为GPS接收机结构框图。本系统所采用的硬件环境有GPS接收机和PC计算机，GPS定位接收机是基于通用型导航与通信DSP/FPGA开发平台，拥有12个通道，可同时快速追踪12颗卫星，集扩频通信与解扩、导航、信号处理及相关软件算法为一体，且所有代码全面开源，成功地解决了用户在系统集成、二次软件开发中的实际问题。GPS卫星导航接收机开发平台组成主要包括:天线单元、GPS射频单元和GPS卫星导航接收机基带开发平台组成。基带开发平台主要由DSP和FPGA构成，基带开发平台中FPGA主要完成卫星导航的基带处理，基带信号处理单元完成GPS的基带信号处理，主要包括载波NCO产生、码NCO产生、复相位旋转数字下变频、本地GPS扩频码产生、相关器、时基信号产生、观测数据TIC时刻测量、GPS帧同步信号产生和帧数据解调等。
[0017]DSP主要完成可见卫星的预测，载波环和码环的环路控制以及后续的导航定位解算等功能。信号捕获、环路跟踪与定位解算单元由DSP及其外围存储器和接口电路组成，它主要完成环路跟踪和定位解算功能，包括GPS可见星的预测，GPS各通道的初始化，各通道超前、即时和滞后相关值的读取和存储，载波跟踪环和码跟踪环的环路控制，TIC时刻观测数据的读取和存储，载波相位辅助伪距平滑处理，跟踪多谱勒滤波处理，GPS帧数据的读取和导航电文解析、GPS定位解算和速度求解、串口协议的组帧和解帧等功能。
[0018]结合图2，图2为监控终端总体框架。建立MFC框架结构，并基于Win32API的多线程完成DSP串口收发模块与PC端串口收发模块之间的异步串行通信，并使之能够与多种GPS接收机都可实现串口通信。在串口通信实现的基础上实现对串口数据的读取与写入操作。对串口读取数据进行解析，本设计所依赖的GPS接收机平台提供了其串口协议，即NMEA_0183协议以及二进制协议。对解析数据进行分析和处理，完成界面的总体框架。
[0019]实时监控包括:通过串口发送指令控制接收机对卫星信号选择性处理；通过解算可以实时显示卫星的状态信息，并为其数据画出直观图，实现卫星接收数据的可视化；可以保存本地坐标到接收机，方便快速定位；可以将大地坐标转化成为直角坐标；可以实现对串口接收的GPS数据以及导航电文的存储。
【主权项】
1.基于DSP和FPGA的GPS接收机卫星通道嵌入式监控终端，包括硬件环境和卫星通道健康终端，其特征在于:所述硬件环境包括GPS接收机和PC计算机；所述卫星通道监控终端包括GPS数据模块和监控终端基本功能模块。2.根据权利要求1所述的基于DSP和FPGA的GPS接收机卫星通道嵌入式监控终端，其特征在于:所述GPS接收机是基于通用型导航与通信DSP/FPGA开发平台，GPS卫星导航接收机开发平台组成主要包括:天线单元、GPS射频单元和GPS卫星导航接收机基带开发平台组成。3.根据权利要求1所述的基于DSP和FPGA的GPS接收机卫星通道嵌入式监控终端，其特征在于:所述GPS数据模块包括GPS数据接收模块和GPS数据解析模块；监控终端基本功能模块包括:可以自主选择卫星PRN号的卫星选择控制模块，实时显示卫星状态信息模块，接收机位置速度信息模块，直观监控视图模块，坐标转换模块以及时间模块；所述直观监控视图包括伪距视图、信噪比视图、多普勒视图、卫星位置视图。
【专利摘要】<b>本发明提供了一种可以检测GPS卫星通道的信息（卫星的伪距、PRN号、信噪比、多普勒频移、卫星可见状态、接收机位置速度）的嵌入式终端，从而可以实现通过终端向接收机发出指令，可以控制显示有效卫星信息，获取导航电文，将本地坐标保存及选择参与定位的卫星。卫星通道监控终端主要包括两个模块：GPS数据模块，监控终端基本功能模块。GPS数据模块，该模块主要包括GPS数据的接收模块和GPS数据的解析模块。监控终端基本功能模块主要包括：可以自主选择卫星PRN号的卫星选择控制模块，实时显示卫星状态信息模块，接收机位置速度信息模块，直观监控视图模块，坐标转换模块以及时间模块。</b>
【IPC分类】G01S19/23
【公开号】CN105445762
【申请号】CN201410464393
【发明人】李相武, 王瑛, 李忠喜
【申请人】哈尔滨恒誉名翔科技有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年9月12日