RU2009117768A - Приемник gps (варианты) и способ извлечения амплитуды и псевдодоплеровской фазы сигнала - Google Patents

Abstract

1. Способ извлечения амплитуды и псевдодоплеровской фазы сигнала L2 из сигналов L1 и L2, полученных в глобальной системе позиционирования, при этом каждый из указанных сигналов L1 и L2 имеет отдельную несущую частоту, модулированную известным Р-кодом и неизвестным W-кодом, при этом указанный способ содержит следующие стадии: ! усиление и фильтрация сигналов L1 и L2, принятых от антенны и преобразованных с понижением частоты в комплексные видеосигналы L1 и L2; ! преобразование указанных комплексных видеосигналов L1 и L2 в цифровую форму; ! демодулирование комплексных видеосигналов L1 и L2 с помощью локально сформированной копии Р-кода, чтобы получить демодулированные комплексные сигналы L1 и L2; ! сдвиг псевдодоплеровской фазы указанного демодулированного комплексного сигнала L1 локально сформированной цифровой фазой, которая линейно изменяется от первой начальной величины фазы в соответствии с первой величиной частоты для формирования демодулированного сигнала L1 с компенсацией доплеровского сдвига частоты; ! сдвиг псевдодоплеровской фазы указанного демодулированного комплексного сигнала L2 локально сформированной цифровой фазой, которая линейно изменяется от второй начальной величины фазы в соответствии со второй величиной частоты для формирования демодулированного сигнала L2 с компенсацией доплеровского сдвига частоты; ! интегрирование указанных демодулированных сигналов L1 и L2 с компенсацией доплеровского сдвига частоты в течение первого предопределенного периода времени для формирования предынтегрированных сигналов L1 и L2; ! взвешивание синфазного компонента указанного предынтегрированного сигнала L1 с пе

Claims (15)

1. Способ извлечения амплитуды и псевдодоплеровской фазы сигнала L2 из сигналов L1 и L2, полученных в глобальной системе позиционирования, при этом каждый из указанных сигналов L1 и L2 имеет отдельную несущую частоту, модулированную известным Р-кодом и неизвестным W-кодом, при этом указанный способ содержит следующие стадии:

усиление и фильтрация сигналов L1 и L2, принятых от антенны и преобразованных с понижением частоты в комплексные видеосигналы L1 и L2;

преобразование указанных комплексных видеосигналов L1 и L2 в цифровую форму;

демодулирование комплексных видеосигналов L1 и L2 с помощью локально сформированной копии Р-кода, чтобы получить демодулированные комплексные сигналы L1 и L2;

сдвиг псевдодоплеровской фазы указанного демодулированного комплексного сигнала L1 локально сформированной цифровой фазой, которая линейно изменяется от первой начальной величины фазы в соответствии с первой величиной частоты для формирования демодулированного сигнала L1 с компенсацией доплеровского сдвига частоты;

сдвиг псевдодоплеровской фазы указанного демодулированного комплексного сигнала L2 локально сформированной цифровой фазой, которая линейно изменяется от второй начальной величины фазы в соответствии со второй величиной частоты для формирования демодулированного сигнала L2 с компенсацией доплеровского сдвига частоты;

интегрирование указанных демодулированных сигналов L1 и L2 с компенсацией доплеровского сдвига частоты в течение первого предопределенного периода времени для формирования предынтегрированных сигналов L1 и L2;

взвешивание синфазного компонента указанного предынтегрированного сигнала L1 с первым весовым коэффициентом для формирования взвешенного синфазного сигнала L1;

взвешивание синфазного компонента указанного предынтегрированного сигнала L2 со вторым весовым коэффициентом для формирования взвешенного синфазного сигнала L2;

добавление указанного взвешенного синфазного сигнала L1 к указанному взвешенному синфазному сигналу L2 для формирования полного взвешенного синфазного сигнала;

сравнение величины указанного полного взвешенного синфазного сигнала с заранее заданной пороговой величиной для формирования индикатора перерегулирования;

преобразование указанного предынтегрированного сигнала L2 знаком указанного полного взвешенного синфазного сигнала для формирования расшифрованного сигнала L2; и

интегрирование указанного расшифрованного сигнала L2 в течение второго предопределенного периода времени при условии указанного индикатора перерегулирования, чтобы получить интегрированный комплексный сигнал L2, величина которого пропорциональна желательной амплитуде выходного сигнала L2 и фаза которого при добавлении к указанной второй начальной фазе равна желательному выходу псевдодоплеровской фазы сигнала L2.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий управление вторым весовым коэффициентом с тем, чтобы он был установлен на нуль в период времени, когда невозможна априорная оценка псевдодоплеровской фазы сигнала L2.

3. Способ по п.2, дополнительно содержащий:

демодулирование цифрового комплексного видеосигнала L1 локально сформированной копией С/А кода для формирования второго демодулированного комплексного сигнала L1;

сдвиг указанной первой начальной фазы на 90 градусов для формирования третьей начальной фазы;

сдвиг псевдодоплеровской фазы указанного второго демодулированного комплексного сигнала L1 локально сформированной цифровой фазой, которая линейно изменяется от указанной третьей начальной величины фазы в соответствии с указанной первой величиной частоты для формирования второго демодулируемого сигнала L1 с компенсацией доплеровского сдвига частоты;

интегрирование указанного второго демодулированного сигнала L1 с компенсацией доплеровского сдвига частоты в течение третьего предопределенного периода времени для получения интегрированного сигнала L1;

подачу указанного интегрированного сигнала L1 в фильтр обратной связи для получения оценок псевдодоплеровской фазы и псевдодоплеровской частоты сигнала L1; и

корректировку указанной первой начальной фазы в соответствии с указанными оценками псевдодоплеровской фазы и псевдодоплеровской частоты сигнала L1.

4. Способ по п.3, дополнительно содержащий:

вычитание указанной оценки псевдодоплеровской фазы L1, умноженной на коэффициент 60/77, из суммы указанного выхода псевдодоплеровской фазы сигнала L2 и указанной второй начальной фазы для формирования разности фаз L1/L2;

сглаживающая фильтрация указанной разности фаз L1/L2 для формирования сглаженной разности фаз L1/L2 и

корректировка указанной второй начальной фазы, чтобы она была равна сумме указанной оценки L1 псевдодоплеровской фазы, умноженной на коэффициент 60/77, и указанной сглаженной разности фаз L1/L2.

5. Приемник для обработки сигналов L1 и L2, полученных в глобальной системе позиционирования, при этом каждый из указанных сигналов L1 и L2 имеет отдельную несущую частоту, модулированную известным Р-кодом и неизвестным W-кодом, при этом указанный приемник содержит:

радиочастотный входной блок, включающий средство усиления полученных сигналов L1 и L2, преобразователь частоты для преобразования указанного сигнала L1 в первую промежуточную частоту, преобразователь частоты для преобразования указанного сигнала L2 во вторую промежуточную частоту, преобразователь частоты для преобразования указанной первой промежуточной частоты сигнала L1 в видеочастоту комплексного сигнала L1 с синфазной и квадратурной составляющими L1, преобразователь частоты для преобразования указанной второй промежуточной частоты сигнала L2 в видеочастоту комплексного сигнала L2 с синфазной и квадратурной составляющими L2, средство фильтрации указанных первой и второй промежуточных частот и фильтрации синфазный и квадратурной составляющих указанных комплексных сигналов L1 и L2; генератор; средство синхронизации, связанное с указанным генератором и служащее для формирования глобального тактового сигнала и для формирования сигналов гетеродина для указанного преобразователя частоты и средства преобразования указанных синфазных и квадратурных составляющих L1 и L2 в цифровые комплексные сигналы L1 и L2;

программируемая логика, связанная с указанным устройством глобальных тактовых сигналов и указанным комплексом цифровых сигналов L1 и L2 и включающая ряд каналов для приема сигналов и интерфейсные схемы;

программируемый цифровой процессор, связанный с указанными интерфейсными схемами указанной программируемой логики для получения выходов L1 и L2 и формирования данных для управления указанными каналами передачи данных и для получения навигационного решения;

память, связанная с указанным программируемым цифровым процессором, используемая для хранения конфигурации программируемой логики, и исполняемый код процессора.

6. Приемник по п.5, в котором каждый из указанных каналов приема сигналов для программируемой логики содержит:

генератор местной копии Р-кода;

средство задержки, соединенное с указанным генератором местной копии Р-кода, используемое для задержки выхода указанного генератора местной копии Р-кода на величину управляемой задержки, при этом средство задержки формирует задержанную копию Р-кода;

первое инвертирующее средство для инвертирования знака входного цифрового комплексного сигнала L1 в ответ на указанную местную копию Р-кода, чтобы получить комплексный сигнал L1, демодулированный Р-кодом;

второе инвертирующее средство для инвертирования знака входного цифрового комплексного сигнала L2 в ответ на указанную задержанную копию Р-кода, чтобы получить комплексный сигнал L2, демодулированный Р-кодом;

первый генератор фаз для создания первого счета фазы, линейно изменяющейся со временем в соответствии с предварительно установленной первой начальной фазой и предварительно установленной первой частотой;

второй генератор фаз для создания второго счета фазы, линейно изменяющейся со временем в соответствии с предварительно установленной первой начальной фазой и предварительно установленной второй частотой;

первая фазосдвигающая схема, соединенная с выходом указанного первого средства преобразования и с выходом указанного первого генератора фаз для сдвига фазы указанного комплексного сигнала L1, демодулированного Р-кодом, в ответ на первый счет фазы;

вторая фазосдвигающая схема, соединенная с выходом указанного второго средства преобразования и с выходом указанного второго генератора фаз для сдвига фазы указанного комплексного сигнала L2, демодулированного Р-кодом, в ответ на второй счет фазы;

первое интегрирующее средство для интегрирования выхода указанной первой фазосдвигающей схемы в течение времени, в основном эквивалентном периоду неизвестного W-кода, при этом выход первого интегрирующего средства включает интегрированный сигнал L1;

второе интегрирующее средство для интегрирования выхода указанной второй фазосдвигающей схемы в течение времени, в основном эквивалентном периоду неизвестного W-кода, при этом выход первого интегрирующего средства включает интегрированный сигнал L2;

средство взвешенного суммирования, связанное с синфазными компонентами соответствующих выходов указанных первого и второго средств интегрирования для формирования суммы синфазного компонента выхода указанного первого средства интегрирования, взвешенной первым весом, и синфазного компонента выхода указанной второго средства интегрирования, взвешенного вторым весом;

пороговое средство, подключенное к выходу указанного устройства взвешенного суммирования для создания индикатора знака в соответствии со знаком выхода указанного устройства взвешенного суммирования и создания порогового индикатора в соответствии с отношением между заранее заданной пороговой величиной и выходом указанного устройства взвешенного суммирования;

третье инвертирующее средство, подключенное к выходу указанного второго средства интегрирования для инвертирования знака интегрированного сигнала L2 в ответ на указанный индикатор знака; и

третье средство интегрирования для условного интегрирования выхода указанного третьего средства преобразования в течение первого предопределенного периода времени на основе указанного порогового индикатора для создания комплексного интегрированного выходного сигнала L2, подходящего для дальнейшей обработки, для управления указанной второй начальной фазой и второй частотой в указанной втором устройстве генерации фазы, и для получения навигационного решения в указанном программируемом цифровом процессоре.

7. Приемник по п.6, в котором каждый из указанных каналов приема дополнительно включает средство для блокировки суммирования синфазного компонента с выхода указанного второго интегрирующего средства с тем, чтобы выход указанного средства взвешенного суммирования был бы равен выходу указанного первого интегрирующего средства, взвешенного первым весом.

8. Приемник по п.7, в котором каждый из указанных каналов приема дополнительно включает:

генератор местной копии С/А кода;

четвертое инвертирующее средство для инвертирования знака цифрового комплексного сигнала L1 в ответ на указанную местную копию С/А кода для создания комплексного сигнала L1, демодулированного С/А кодом;

третью фазосдвигающую схему, подключенную к выходу указанного четвертого средства преобразования и к выходу указанного первого генератора фаз для сдвига фазы указанного комплексного сигнала L1, демодулированного С/А кодом в ответ на указанный первый счет фазы;

четвертое интегрирующее средство для интегрирования выхода указанного четвертого инвертирующего средства в течение второго предопределенного периода времени для создания интегрированного комплексного сигнала L1, подходящего для дальнейшей обработки, для управления указанной первой начальной фазой и первой частотой в указанном устройстве генерирования первой фазы, и для принятия навигационного решения в указанном программируемом цифровом процессоре.

9. Приемник по п.8, в котором каждая из указанных фазосдвигающих схем содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) для хранения данных, содержащих сдвинутые по фазе комплексные величины для возможных комбинаций возможных значений указанного счета фазы и возможных значений синфазных и квадратурных составляющих указанных демодулированных комплексных сигналов.

10. Способ по п.1, в котором стадия демодуляции выполняется одновременно с стадией преобразования.

11. Приемник, содержащий:

процессор;

программируемый логический модуль и

файл конфигурации для конфигурации программируемого логического модуля с возможностью обработки, по меньшей мере, одного выбранного сигнала GPS, GNSS или сигнала другой системы под управлением процессора.

12. Приемник по п.11, в котором сигнал передается в любом диапазоне частот.

13. Приемник по п.11, в котором сигналом является любой радиосигнал.

14. Приемник по п.11, в котором конфигурация динамически изменяется процессором.

15. Приемник по п.11, дополнительно содержащий память для хранения файла конфигурации.