一種多模導航數(shù)據(jù)融合裝置及方法，包括：對GPS和北斗單模導航系統(tǒng)數(shù)字中頻數(shù)據(jù)統(tǒng)一采樣率和錯開中頻；利用其軟件接收機分析各自調(diào)整后的中頻數(shù)據(jù)，獲得接收機采集數(shù)據(jù)的時間差，并對調(diào)整后的中頻數(shù)據(jù)進行采樣同步修正，獲得兩個系統(tǒng)的信噪比，提供給噪聲生成模塊；對同步修正后的數(shù)據(jù)進行數(shù)值歸一化，統(tǒng)一分辨率；利用噪聲生成模塊生成用戶需要的附加噪聲數(shù)據(jù)，提供給融合模塊；附加噪聲數(shù)據(jù)和調(diào)整后的兩個系統(tǒng)中頻數(shù)據(jù)相加，并重新量化，得到融合后的多模中頻數(shù)據(jù)。本發(fā)明專利技術不僅能方便融合GPS和北斗單模測試中頻數(shù)據(jù)，得到兩個系統(tǒng)聯(lián)合定位所要求的多模導航數(shù)據(jù)，而且能夠融合不同采樣率、分辨率中頻數(shù)據(jù)，增加中頻數(shù)據(jù)來源的多樣性和靈活性。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種衛(wèi)星導航領域，尤其是一種兼容GPS及北斗導航系統(tǒng)的實測信號和仿真信號相結(jié)合的數(shù)字中頻數(shù)據(jù)融合裝置及方法。
技術介紹
全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)(GNSS)在過去幾十年間在各個領域已經(jīng)得到了廣泛的應用。目前GNSS包括了美國的GPS、俄羅斯的GL0NASS、中國的北斗(Compass)以及歐盟的Galileo系統(tǒng)。作為中國自主研發(fā)的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，北斗系統(tǒng)將在市場中獲得越來越重要的地位。而同時支持GPS和北斗系統(tǒng)的多模導航接收機(相對于只支持單一系統(tǒng)的單模導航接收機而言)設計將成為業(yè)界主流，而SoC (片上系統(tǒng))芯片設計是其中最重要的一環(huán)。在SoC設計和測試階段，如何獲得可配置的測試數(shù)據(jù)是其中一個必須解決的重要問題。目前，功能完備導航硬件接收機需要兩個功能模塊第一個是射頻接收模塊，具體功能是通過天線接收衛(wèi)星發(fā)射的射頻信號(即實測信號)或者模擬器發(fā)射的射頻信號(即仿真信號)，再經(jīng)過混頻和濾波處理將射頻信號變?yōu)轭l率較低的中頻信號，最后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣后成為數(shù)字中頻數(shù)據(jù)交給基帶處理模塊處理；第二個是基帶處理模塊，負責對射頻接收模塊輸出的數(shù)字中頻數(shù)據(jù)進行捕獲和跟蹤，獲取導航電文信息和各個衛(wèi)星的傳播時間信息，再利用這些信息經(jīng)過一定的數(shù)學運算處理得到接收機的位置、速度、時間信息，實現(xiàn)定位功能。另一類接收機——導航軟件接收機，則采用軟件無線電的方法，利用高速芯片的計算能力，從軟件的角度實現(xiàn)了基帶處理模塊的功能。基帶處理模塊的SoC芯片設計和軟件接收機設計的測試驗證工作大致相同，均為實測信號或者仿真信號作為測試激勵，采用第三方射頻接收模塊采集得到數(shù)字中頻數(shù)據(jù)，提供給SoC芯片或者軟件接收機處理，得到測試結(jié)果，同時利用一臺可靠的參考接收機獲取理論結(jié)果，將測試結(jié)果和理論結(jié)果進行比較得到測試結(jié)論。現(xiàn)有的導航模擬器和第三方射頻采集卡往往只支持GPS或者北斗其中一個系統(tǒng)，因此，多模導航接收機的設計者，采用的測試方法往往是利用GPS和北斗各自的測試裝置，來測試各自系統(tǒng)的性能。但由于兩套測試裝置之間的互通性和互操作性限制，系統(tǒng)時鐘往往無法同步，進而導致測試裝置無法聯(lián)合協(xié)同工作，設計者無法測試GPS和北斗聯(lián)合定位性能，該問題已經(jīng)成為目前多模導航接收機設計的重要瓶頸之一。
技術實現(xiàn)思路
針對上述現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本專利技術提供，針對現(xiàn)有導航SoC設計測試裝置的不足，提出了一種基于通用計算機平臺的軟件方式實現(xiàn)的多模導航數(shù)據(jù)融合裝置及方法。該裝置利用現(xiàn)有的單模測試裝置和通用計算機平臺，在不增加額外裝置的前提下，不僅能方便地融合GPS和北斗單模測試中頻數(shù)據(jù)，得到GPS和北斗系統(tǒng)聯(lián)合定位的所要求多模導航數(shù)據(jù)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)不同采樣率、分辨率中頻數(shù)據(jù)的融合，增加中頻數(shù)據(jù)來源的多樣性和靈活性，通過更換接收機類型，還可以擴展支持其他導航系統(tǒng)數(shù)據(jù)的融合。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種多模導航數(shù)據(jù)融合裝置，該裝置包括數(shù)字信號處理模塊、采樣同步修正模塊、數(shù)值調(diào)整模塊和融合模塊，數(shù)字信號處理模塊的輸出作為采樣同步修正模塊的輸入，采樣同步修正模塊的輸出作為數(shù)值調(diào)整模塊的輸入，GPS和北斗軟件接收機得到的信噪比輸出作為噪聲生成模塊的輸入，數(shù)值調(diào)整模塊和噪聲生成模塊的輸出一起作為融合模塊的輸入。一種多模導航數(shù)據(jù)融合方法，該方法采用上述多模導航數(shù)據(jù)融合裝置，包括步驟如下I)所述數(shù)字信號處理模塊接收GPS和北斗數(shù)字中頻數(shù)據(jù)，分別進行采樣率和中頻調(diào)整，得到調(diào)整后的中頻數(shù)據(jù)；2)所述采樣同步修正模塊接收調(diào)整后的數(shù)字中頻信號，利用GPS和北斗軟件接收機分析各自的中頻數(shù)據(jù)，獲得接收機采集數(shù)據(jù)的時間差，并對調(diào)整后的中頻數(shù)據(jù)進行采樣同步修正，得到同步修正后的中頻數(shù)據(jù)；3)所述數(shù)值調(diào)整模塊對同步修正后的數(shù)據(jù)浮點化和歸一化，得到調(diào)整后的中頻數(shù)據(jù)；4)所述噪聲生成模塊利用GPS和北斗軟件接收機得到的信噪比，和用戶需求比較，生成相應的噪聲數(shù)據(jù)以改變信噪比；5)所述融合模塊對數(shù)值調(diào)整后的中頻數(shù)據(jù)和附加噪聲數(shù)據(jù)相加并重新量化，得到融合的多模中頻數(shù)據(jù)。所述數(shù)字信號處理模塊對輸入的GPS中頻數(shù)據(jù)和北斗中頻數(shù)據(jù)分別下變頻至基帶，通過升降頻法，將兩者采樣率調(diào)整一致，再通過上變頻將兩者通帶錯開。所述采樣同步修正模塊對輸入的調(diào)整過的GPS和北斗中頻數(shù)據(jù)用各自的軟件接收機進行分析，獲得接收機采集數(shù)據(jù)的時間差，對超前的采樣數(shù)據(jù)進行丟棄，得到采樣同步修正后的中頻數(shù)據(jù)。所述數(shù)值調(diào)整模塊對同步修正后的不同分辨率的定點數(shù)據(jù)進行浮點化，分析其中部分數(shù)據(jù)，獲得數(shù)據(jù)的功率預期值，將每個浮點數(shù)據(jù)除以功率預期值的平方根，得到數(shù)值歸一化的浮點數(shù)據(jù)。所述噪聲生成模塊利用GPS和北斗軟件接收機測量中頻數(shù)據(jù)的信噪比，和用戶需求比較，生成相應的噪聲數(shù)據(jù)以改變信噪比。所述融合模塊對數(shù)值調(diào)整后的浮點數(shù)據(jù)和噪聲數(shù)據(jù)直接相加，并對數(shù)據(jù)按擴頻信號的優(yōu)化量化方式進行重新量化，得到融合的多模中頻定點數(shù)據(jù)。本專利技術所提供的基于通用計算機平臺的軟件方式實現(xiàn)的多模導航數(shù)據(jù)融合裝置及方法，對GPS和北斗單模導航系統(tǒng)數(shù)字中頻數(shù)據(jù)，統(tǒng)一采樣率和錯開中頻；利用GPS和北斗軟件接收機分析各自調(diào)整后的中頻數(shù)據(jù)，獲得接收機采集數(shù)據(jù)的時間差，并對調(diào)整后的中頻數(shù)據(jù)進行采樣同步修正，另一方面獲得兩個系統(tǒng)的信噪比，提供給噪聲生成模塊；對同步修正后的數(shù)據(jù)進行數(shù)值歸一化，統(tǒng)一分辨率；利用噪聲生成模塊生成用戶需要的附加噪聲數(shù)據(jù)，提供給融合模塊；附加噪聲數(shù)據(jù)和調(diào)整后的兩個系統(tǒng)中頻數(shù)據(jù)相加，并重新量化，得到融合后的多模中頻數(shù)據(jù)。本專利技術的上述技術方案，利用現(xiàn)有的單模測試裝置和通用計算機平臺，在不增加額外裝置的前提下，不僅能方便地融合GPS和北斗單模測試中頻數(shù)據(jù)，得到GPS和北斗系統(tǒng)聯(lián)合定位的所要求多模導航數(shù)據(jù)，具有簡便性和通用性；而且能夠?qū)崿F(xiàn)不同采樣率、分辨率中頻數(shù)據(jù)的融合，增加中頻數(shù)據(jù)來源的多樣性和靈活性，通過更換軟件接收機類型，還可以擴展支持其他導航系統(tǒng)數(shù)據(jù)的融合。附圖說明圖1是本專利技術的設計原理框圖2是本專利技術的中頻調(diào)整模塊組成框圖3是本專利技術的采樣率調(diào)整模塊組成框圖4是本專利技術的采樣同步修正模塊組成框圖圖5是本專利技術的數(shù)值調(diào)整模塊組成框圖6是本專利技術的噪聲生成模塊組成框圖7是本專利技術的融合模塊組成框圖8是本專利技術一具體實施例的框圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本專利技術的技術方案作詳細說明，本實施例在以本專利技術技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本專利技術的保護范圍不限于下述的實施例。圖1所示，本專利技術所公開的一種多模導航數(shù)據(jù)融合裝置，包括依次連接的數(shù)字信號處理模塊101、采樣同步修正模塊102、數(shù)值調(diào)整模塊103、噪聲生成模塊104和融合模塊105，數(shù)字信號處理模塊輸出作為采 樣同步修正模塊的輸入，采樣同步修正模塊的作為數(shù)值調(diào)整模塊的輸入，軟件接收機的信噪比輸出作為噪聲生成模塊的輸入，數(shù)值調(diào)整模塊和噪聲生成模塊的輸出一起作為融合模塊的輸入。以下是本專利技術所公開的采用上述裝置來對多模導航數(shù)據(jù)融合方法的詳細解釋和說明。原始GPS單模導航中頻數(shù)據(jù)是通過射頻接收模塊采集GPS射頻信號得到的，分為實信號和復信號采集兩類，采樣率在數(shù)兆赫茲和數(shù)十兆赫茲之間，中頻在數(shù)兆赫茲；原始北斗數(shù)據(jù)是通過射頻接收模塊采集北斗射頻信號得到的，采樣率在數(shù)兆赫茲和數(shù)十本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種多模導航數(shù)據(jù)融合裝置，其特征在于，該裝置包括數(shù)字信號處理模塊、采樣同步修正模塊、數(shù)值調(diào)整模塊、噪聲生成模塊和融合模塊，數(shù)字信號處理模塊的輸出作為采樣同步修正模塊的輸入，采樣同步修正模塊的輸出作為數(shù)值調(diào)整模塊的輸入，GPS和北斗軟件接收機的信噪比輸出作為噪聲生成模塊的輸入，數(shù)值調(diào)整模塊和噪聲生成模塊的輸出一起作為融合模塊的輸入。
【技術特征摘要】
1.一種多模導航數(shù)據(jù)融合裝置，其特征在于， 該裝置包括數(shù)字信號處理模塊、采樣同步修正模塊、數(shù)值調(diào)整模塊、噪聲生成模塊和融合模塊，數(shù)字信號處理模塊的輸出作為采樣同步修正模塊的輸入，采樣同步修正模塊的輸出作為數(shù)值調(diào)整模塊的輸入，GPS和北斗軟件接收機的信噪比輸出作為噪聲生成模塊的輸入，數(shù)值調(diào)整模塊和噪聲生成模塊的輸出一起作為融合模塊的輸入。2.一種多模導航數(shù)據(jù)融合方法，該方法采用權(quán)利要求1所述的多模導航數(shù)據(jù)融合裝置，包括步驟如下 1)所述數(shù)字信號處理模塊接收GPS和北斗數(shù)字中頻數(shù)據(jù)，分別進行采樣率和中頻調(diào)整，得到調(diào)整后的中頻數(shù)據(jù)； 2)所述采樣同步修正模塊接收調(diào)整后的數(shù)字中頻信號，利用GPS和北斗軟件接收機分析各自的中頻數(shù)據(jù)，獲得接收機采集數(shù)據(jù)的時間差，并對調(diào)整后的中頻數(shù)據(jù)進行采樣同步修正，得到同步修正后的中頻數(shù)據(jù)； 3)所述數(shù)值調(diào)整模塊對同步修正后的數(shù)據(jù)浮點化和歸一化，得到數(shù)值調(diào)整后的中頻數(shù)據(jù)；...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：高建南，許良備，鄧寧，疏鳳，應忍冬，劉佩林，郁文賢，
申請(專利權(quán))人：上海交通大學，上海美迪索科電子科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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