br>[0051] Δ fBl= (fBl+WBl+dBl)-(fBl-WBl-dBl) (8)
[0052] Δ fB3= (fB3+WB3+dB3)-(fB3-WB3-dB3) (9)
[0053] 进一步对四路路信号下变频操作，再进行放大，放大增益100dB，之后送入AGC进行 信号增益自动调节，如图3所示。下变频采用混频器将放大后的原始信号与本地振荡器(温 控晶振)产生的本振信号进行相乘，在滤除乘积中的高频成分后，载波信号频率从射频下降 到中频，因此将不适宜直接采样离散的高频信号变为保留原有卫星信号调制数据并适合采 样的中频信号。本振信号如公式（10)所示，其中Au)为本振信号振幅，fu)为频率，0u)为初相 位。混频后经过窄带滤波生成中频信号如公式（11)所示，其中中频信号振幅A IF如公式（12) 所示，初相位ΘΙΡ则如公式（13)所示，A为卫星发射信号振幅，f IF为中频频率，fd为信号的多普 勒平移，D(t)为数据码，Θ代表输入基带处理的数字中频信号相位。两次下变频后的中频频 率约为15MHz。
[0058]之后对信号进行4bit采样，采样时钟设计采用65MHz且不为中频信号的整倍数，最 终分别同步输出11、1^』1』3四个频点各四路中频信号。数字中频信号如公式（14)所示，其 中卫星i的信号·4(?)为水ω的离散量化形式，如公式（15)所示，其中η代表第η个离散点， ω代表输入基带处理的数字中频信号频率。
[0061] 4、数字中频信号处理设计
[0062]如图4所示，1^1丄2、81、83信号各有四路中频输入，设计一个??1'单元用于信号捕 获，通过配置器的控制，使得FFT单元能够遍历L1、L2两个频点的32颗GPS卫星以及B1、B3两 个频点的16颗北斗卫星，每次捕获运算满足门限条件后，则将获取到的粗略载波多普勒及 码相位直接送入通道配置器，跟踪通道设计为并行独立同步通道，每个通道均可用于各种 频点及卫星信号的同步跟踪。通道配置器根据跟踪通道的运行情况按照次序选择通道对捕 获信号进行实时跟踪。跟踪通道设计采用自适应环路设计，载波环设计采用锁频辅助锁相 环路，码环设计采用延迟锁相环。实时根据信号相关运算结果对信号进行跟踪功能选择，完 成位同步、帧同步最终进入稳定跟踪阶段。通道设计同步相关运算及锁存采样时钟，保证各 通道间时延小于一个时钟周期。文献"GPS原理与接收机设计"中，对载波环、码环及相关运 算等内容有详细介绍。在通过跟踪通道对数字中频信号的稳定跟踪过程中，使用相关时钟 对所有通道进行相关计算，产生各个通道I、Q支路的早码EhEq，即时码PhPq，晚码LhLq，送 入码环与载波环进行环路计算，使用锁存时钟在同一时刻将所有通道的码计数、载波计数、 多普勒值进行锁存，同时在信号稳定跟踪过程中，提取信号中C/A码形成原始电文，最终将 码计数、载波计数、多普勒、原始电文输出给测量数据预处理模块。通道设计同步相关运算 及锁存采样时钟，保证各通道间时延小于一个时钟周期。
[0063] 5、测量数据预处理设计
[0064]如图5所示，1^1丄2、81、83频点每一条原始测量数据，包括码计数、载波计数、多普 勒与原始电文。通过码计数累加得到卫星观测时间，通过与本地时间求差再换算为距离则 得到原始伪距如公式(16)所示，其中P代表原始伪距，c代表光速，t u代表本地时间，ts代表卫 星观测时间；同时，载波计数通过消除整周模糊度后再换算为距离也可得到原始伪距如公 式（17)所示，其中λ为波长，死为本地复制载波信号相位，穴为接收到的卫星载波信号相 位，Ν为整周模糊度。在接收机中根据运行策略选择公式（14)或公式（15)中一种伪距，叠加 组合滤波模块得到的修正量，最终给出原始伪距如公式(18)所示，其中Ρ△为伪距修正量。 [0065] p = c(tu-ts) (16)
[0068]使用多普勒乘以光速得到伪距率如公式（19)所示，其中λ为波长，f为多普勒，同时 通过两次载波计数的变化量换算为距离也可以得到伪距率如公式(20)所示，其中与& 分别为前后两次观测到的载波计数。在接收机中根据运行策略选择公式（17)或公式（18)中 一种伪距率，叠加组合滤波模块得到的修正量，最终给出原始伪距率如公式(21)所示，其中 Δρ△为伪距修正量。
[0072]使用奇偶校验对GPS卫星原始电文进行解码可以得到GPS解调电文，使用BCH解码 对北斗卫星原始电文进行解码得到北斗解调电文，将最终的原始伪距、伪距率、解调电文送 至导航定位模块。文献"ICD-GPS-200C"对原始电文奇偶校验编解码给出了详细说明，文献 "北斗系统空间信号接口控制文件"对BCH编解码给出了详细说明。
[0073] 6、导航定位设计
[0074]如图6所示，所述的导航定位模块，根据修正后各个导航卫星的原始伪距，分别进 行卫星钟差修正、电离层修正、对流程修正、地球自转修正、差分误差修正，得到最终可用于 定位的修正伪距如公式（22)所示，其中，r代表修正伪距，c为光速，St (s)代表卫星钟差，I代 表电离层延迟伪距误差，T代表对流层延迟伪距误差，εΡ代表地球自转伪距误差，Id代表电离 层差分修正伪距误差。电离层差分修正伪距误差计算可以采用L1与L2原始伪距进行差分计 算如公式23,也可以采用B1与B3频点进行差分计算如公式(24)，实际根据接收机运行策略 进行选择。其中fLi，fL2，fBi，fB3分别为LI、L2、B1、B3频点中心频率，p L1，PL2，pB1，PB3分别为L1、 L2、B1、B3频点原始伪距。解调电文通过电文解算得到卫星的星历及历书，采用实时星历计 算得到各个卫星的卫星参数，包括卫星的位置、速度、钟差，如公式(25)所示，其中P s，Vs，t(s) 分别代表卫星的位置、速度、钟差，eph代表星历，通过历书中参数修正电离层参数并进行卫 星分布预计;最终将修正伪距、卫星参数、伪距率，通过加权最小二乘迭代计算得到本地位 置、速度及时间修正量，文献"GPS原理与接收机设计"中对使用星历和历书计算卫星参数给 出了详细说明。将计算结果使用卡尔曼滤波后形成规定接口的导航数据。
[0079] 7、组合滤波设计
[0080]组合滤波设计采用卡尔曼滤波方法，对导航定位模块计算出的导航数据进行滤 波，卡尔曼滤波可以得到估计值与误差修正量，建立卡尔曼估算公式，如公式(26)所示为状 态向量X保护三维位置?\办，？ 2、三维速度?\力，^、钟差3丨11、频漂6￡，建立估计方程如（27) 所示得到先验估计状态值^，其中下角标k代表第k次取值点，上标Λ代表估计值，上角标-代表先验量，13X3代表单位3X3单位矩阵，T s代表第k取值点与第k-Ι取值点之间的间隔时 间。最终通过与当前实际值的验证后得到估计误差Δλ如公式(28)所示，其中K为卡尔曼增 益稳态值，R为协方差矩阵，定义为常值对称矩阵，为真实状态量，选取中的钟差及频 漂修正量反馈到测量数据预处理模块进行修正。时钟模型建立的过程噪声协方差矩阵Q。 如公式(29)所示，其中St为钟差噪声的功率谱密度，Sf为频漂噪声的功率谱密度。
[0085] 8、时间同步与输出方案设计
[00