一种应用于弹载环境的gps接收机的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于弹载环境的GPS接收机，包括天线模块、射频模块、相关器模块、微控制单元和电源，所述射频模块包括射频芯片、射频滤波器和晶体振荡器。其中，GPS卫星发送的GPS信号经天线模块转换为电信号，再经射频模块进行下变频处理转换为中频信号，进一步经相关器模块进行解调和解扩获得导航电文，更进一步经微控制单元进行数据转换获得导航数据，从而可实现GPS快速、准确定位，同时该应用于弹载环境的GPS接收机具有电路结构简单、体积小、功耗低、抗干扰能力和抗过载、冲击能力强的优点，将其应用于常规弹药上，可以精确计算出弹药离地面的距离，进而准确控制弹药爆炸的高度，提高武器攻击的精度。
【专利说明】
一种应用于弹载环境的GPS接收机
技术领域
[0001]本发明涉及GPS的应用技术领域，具体涉及一种应用于弹载环境的GPS接收机。
【背景技术】
[0002]GPS系统是当前技术较成熟、完善的定位系统，是能够体现当今科技发展与变革的重要成就之一，随着科学技术的发展，尤其是通信、航天和半导体技术的飞速发展，GPS系统的应用也越来越广泛。整个GPS系统主要由导航卫星、地面监测站和用户终端三部分组成，其中，用户终端通常就是GPS接收机，在地面只有通过GPS接收机才能实现定位。但当前的GPS接收机普遍存在体积大、抗干扰能力差、定位不准确的问题，将其应用于空间小、工作环境差、干扰大、定位精度要求高的弹载环境时，效果不是很理想。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种应用于弹载环境的GPS接收机，解决当前的应用于弹载环境的GPS接收机体积大，抗干扰能力差，定位不准确，应用于弹载环境时效果不理想的问题。
[0004]本发明通过下述技术方案实现:
一种应用于弹载环境的GPS接收机，包括天线模块、射频模块、相关器模块、微控制单元和电源；
所述天线模块与射频模块电连接，用于接收GPS卫星发送的GPS信号，并将GPS信号由电磁波信号转换为电信号发送到射频模块；
所述射频模块与相关器模块电连接，用于对天线模块发送的GPS电信号进行下变频处理，获得GPS中频信号发送到相关器模块，具体包括射频芯片、射频滤波器和晶体振荡器；
所述相关器模块与微控制单元电连接，用于对射频模块发送的GPS中频信号进行解调和解扩，获得导航电文发送到微控制单元；
所述微控制单元用于对相关器模块发送的导航电文进行转换处理，获得导航数据；所述电源与天线模块、射频模块、相关器模块和微控制单元电连接，用于给应用于弹载环境的GPS接收机供电。
[0005]特别地，所述天线模块具体包括天线、天线滤波器和前置放大器。
[0006]特别地，所述微控制单元采用TMS320C6747芯片。
[0007]特别地，所述射频芯片采用GP2015芯片。
[0008]特别地，所述相关器模块采用GP2021芯片。
[0009]本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果:
本发明所述一种应用于弹载环境的GPS接收机，GPS卫星发送的GPS信号经天线模块转换为电信号，再经射频模块进行下变频处理转换为中频信号，进一步经相关器模块进行解调和解扩获得导航电文，更进一步经微控制单元进行数据转换获得导航数据，从而可实现GPS快速、准确定位，同时该应用于弹载环境的GPS接收机具有电路结构简单、体积小、功耗低、抗干扰能力和抗过载、冲击能力强的优点，将其应用于常规弹药上，可以精确计算出弹药离地面的距离，进而准确控制弹药爆炸的高度，提高武器攻击的精度。
【附图说明】
[0010]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明实施例1提供的应用于弹载环境的GPS接收机的原理框图。
【具体实施方式】
[0011]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0012]实施例1
如图1所示，图1为本发明实施例1提供的应用于弹载环境的GPS接收机的原理框图。
[0013]本实施例中，一种应用于弹载环境的GPS接收机具体包括天线模块、射频模块、相关器模块、微控制单元和电源。
[0014]所述天线模块与射频模块电连接，接收GPS卫星发送的GPS信号，并将GPS信号由电磁波信号转换为电信号发送到射频模块，具体包括天线、天线滤波器和前置放大器。其中，天线作为应用于弹载环境的GPS接收机接收GPS信号的第一个器件，它把GPS卫星发射的电磁波信号转换成电信号，考虑整个应用于弹载环境的GPS接收机的体积及天线接收信号的能力，本实施例采用环状微带天线，该天线的截面形状为圆形，而GPS卫星发射的载波信号是一种右旋圆极化波，故选用的天线的计划方式为右旋圆极化，环状天线全向性好、信号盲区小。天线将GPS信号由电磁波信号转换成电信号后，该电信号及其微弱，同时其中含有大量杂质，故通过天线滤波器滤除干扰信号，并通过前置放大器将信号电流予以放大。
[0015]所述射频模块与相关器模块电连接，对天线模块发送的GPS电信号进行下变频处理，获得GPS中频信号发送到相关器模块，具体包括射频芯片、射频滤波器和晶体振荡器，所述射频滤波器包括一级滤波器和二级滤波器，一级滤波器采用二阶的切比雪夫滤波器，二级滤波器采用Mitel公司的声表面滤波器DW9255。本实施例采用的射频芯片具体为GP2015芯片。GP2015芯片是Zarlink公司设计的一款专业的GPS射频芯片，其具有低功耗、低成本、高集成度的特点，其内部集成了射频合成器、三级混频器和模数转换器。GPS信号经天线模块转换的电信号属于特高频信号，而在高频上很难保证良好的噪声系数和稳定性，故需要对天线模块转换的电信号进行下变频处理，降低频率。同时，数字信号比模拟信号更易于处理，故将降频后的模拟信号转换为数字信号。本实施例中，GPS信号经天线模块转换的电信号和射频芯片内部的第一级混频器混频，第一级混频器的本振频率来自射频合成器;第一级混频后的信号经一级滤波器进行滤波后与第二级混频器混频，第二级混频器的本振频率来自第一级本振信号分频所得;第二级混频后的信号经二级滤波器进行滤波后与第三级混频器混频，第三级混频器的本振频率也来自第一级本振信号分频所得。第三级混频后的信号经射频芯片自带的滤波器进行滤波。经过三级混频后的信号通过三次降频之后降至中频，该中频信号进一步经模数转换器采样量化为数字信号。为保证整个应用于弹载环境的GPS接收机的定位精度、信号的准确性和稳定性，射频芯片工作时钟的稳定性至关重要，本实施例射频芯片的工作时钟频率来自晶体振荡器，具体为高精度温补型晶体振荡器TCXO，其利用温度传感器感应环境温度的变化，将温度的变化量转变为一个电压校正信号，然后利用校正信号来修正晶体振荡器的电抗量，以补偿由温度变化引起的谐振频率变化，从而稳定晶体振荡器的频率，进而稳定射频芯片的工作时钟，有助于应用于弹载环境的GPS接收机锁定GPS信号。
[0016]所述相关器模块与微控制单元电连接，对射频模块发送的GPS中频信号进行解调和解扩，获得导航电文发送到微控制单元。本实施例采用的相关器模块具体为GP2021芯片。经射频模块降频后的中频信号被采样离散成两位的数字信号，一位是幅值位，还有一位是符号位，离散之后的两路数字中频信号传递到相关器模块，通过相关器模块内部的混频器和相关器进行载波和伪码的剥离，剥离降频之后的中频载波，真正地把信号降到基带，从而完成了对射频模块发送的GPS中频信号的解调和解扩，获得导航电文发送到微控制单元。
[0017]本实施例中，所述微控制单元采用TI公司的浮点型数字处理器，具体为TMS320C6747芯片，为现有芯片，该芯片内置程序也为现有程序。微控制单元通过EMIF接口与相关器模块连接，对相关器模块进行读操作和写操作，获取导航译码和控制相关器模块的信号捕获和跟踪过程，并对相关器模块发送的导航电文进行译码，获得导航数据，从而可实现GPS定位。
[0018]所述电源与天线模块、射频模块、相关器模块和微控制单元电连接，给整个应用于弹载环境的GPS接收机供电。整个应用于弹载环境的GPS接收机需要两个不同的供电电压，一个3.3V，一个1.2V，本实施例中采用的电源的具体为德州仪器的TPS73643，工作电压为5V，整个应用于弹载环境的GPS接收机单元只需要一个5V的外接电源即可。所述TPS73643是可调电源，可以通过改变外部连接的电阻来调整它的输出电压。
[0019]需要说明的是上述实施例中，天线采用环状微带天线，射频芯片采用GP2015芯片，相关器模块采用GP2021芯片，微控制单元采用TMS320C6747芯片，上述器件均具有体型小巧的特点，从而保证该应用于弹载环境的GPS接收机体积小巧。同时，上述器件均具有响应速度快，功耗低，抗干扰能力强，抗过载和冲击能力强的特点，从而保证应用于弹载环境的GPS接收机具有体积小、功耗低、抗干扰能力和抗过载、冲击能力强的优点，并能实现GPS快速、准确定位，可做军用使用。
[0020]本发明的技术方案，GPS卫星发送的GPS信号经天线模块转换为电信号，再经射频模块进行下变频处理转换为中频信号，进一步经相关器模块进行解调和解扩获得导航电文，更进一步经微控制单元进行数据转换获得导航数据，从而可实现GPS快速、准确定位，同时该应用于弹载环境的GPS接收机具有电路结构简单、体积小、功耗低、抗干扰能力和抗过载、冲击能力强的优点，将其应用于常规弹药上，可以精确计算出弹药离地面的距离，进而准确控制弹药爆炸的高度，提高武器攻击的精度。
[0021]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种应用于弹载环境的GPS接收机，其特征在于，包括天线模块、射频模块、相关器模块、微控制单元和电源； 所述天线模块与射频模块电连接，用于接收GPS卫星发送的GPS信号，并将GPS信号由电磁波信号转换为电信号发送到射频模块； 所述射频模块与相关器模块电连接，用于对天线模块发送的GPS电信号进行下变频处理，获得GPS中频信号发送到相关器模块，具体包括射频芯片、射频滤波器和晶体振荡器； 所述相关器模块与微控制单元电连接，用于对射频模块发送的GPS中频信号进行解调和解扩，获得导航电文发送到微控制单元； 所述微控制单元用于对相关器模块发送的导航电文进行转换处理，获得导航数据； 所述电源与天线模块、射频模块、相关器模块和微控制单元电连接，用于给应用于弹载环境的GPS接收机供电。2.如权利要求1所述的应用于弹载环境的GPS接收机，其特征在于，所述天线模块具体包括天线、天线滤波器和前置放大器。3.如权利要求1所述的应用于弹载环境的GPS接收机，其特征在于，所述微控制单元采用 TMS320C6747芯片。4.如权利要求1所述的应用于弹载环境的GPS接收机，其特征在于，所述射频芯片采用GP2015 芯片。5.如权利要求1所述的应用于弹载环境的GPS接收机，其特征在于，所述相关器模块采用GP2021芯片。
【文档编号】G01S19/18GK106054222SQ201610400013
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】任朝东
【申请人】成都谷辘信息技术有限公司