北斗3号多频点卫星定位接收机设计与实现

朱徐东; 罗咏梅; 鲁菲; 万阳影; 周牛俊; 胡勐明; 鹿水

doi:10.12404/j.issn.1671-1815.2502127

科学技术与工程 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (7) :2950-2959 DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2502127

电子技术、通信技术

北斗3号多频点卫星定位接收机设计与实现

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Design and Implementation of Beidou-3 Multi-frequency Satellite Positioning Receiver

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摘要

近年来北斗2号卫星导航接收机在军民用领域得到广泛应用。随着北斗3号卫星导航系统的不断发展和完善,北斗3号单模多频点卫星导航接收机的研制成为北斗卫星导航领域重要研究方向之一。结合北斗3号卫星导航系统不同频点卫星信号特点,从工程实际应用的角度出发,设计了一种基于FPGA(field-programmable gate array)+DSP(digital signal processing)架构的北斗3号单模多频点卫星导航接收机。通过对接收机总体架构进行设计,详细阐述了不同频点卫星信号射频模块、基带信号捕获跟踪模块、导航定位解算模块的机理,设计了对应的北斗3号卫星导航接收机硬件驱动电路。最后,通过卫星导航信号模拟器端设置静态、高动态定位场景,验证设计方案的可行性。试验结果表明,设计并实现的接收机能够满足技术指标要求,进一步验证了本文提出方案的有效性。

Abstract

In recent years, Beidou-2 satellite navigation receiver has been widely used in military and civilian fields. With continuous development and improvement of Beidou-3 satellite navigation system, the development of the Beidou-3 single-mode multi-frequency satellite navigation receiver has become one of the important research directions in the field of Beidou satellite navigation. Combining the characteristic of satellite signal at various frequency points in Beidou-3 navigation system, from the perceptive of engineering practical application, a Beidou-3 single-mode multi-frequency satellite navigation receiver architecture was designed and studied based on field-programmable grate array (FPGA)+dignal signal processing (DSP). By designig the overall architecture of the receiver, the mechanisms of the radio frequency module for satellite signal at the different frequencies, the baseband signal acquisition and tracking module, and navigation positioning calculation module was elaborated in detailed. At the same time, the corresponding hardware driver circuits of the Beidou-3 satellite navigation receiver was designed. Finally, the feasibility of the designed scheme was verified by setting static and high dynamic positioning scenairos on satellite navigation signal simulator. The experimental results show that the receiver designed and implemented can meet the technical specification requirements, further verifying the effectiveness of the proposed scheme.

Graphical abstract

关键词

北斗3号 / 单模多频点 / 卫星导航接收机 / 捕获跟踪 / 导航定位

Key words

Beidou-3 / single mode multi-frequency point / satellite navigation receiver / acquisition and tracking / navigation positioning

引用本文

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朱徐东, 罗咏梅, 鲁菲, 万阳影, 周牛俊, 胡勐明, 鹿水. 北斗3号多频点卫星定位接收机设计与实现[J]. 科学技术与工程, 2026, 26(7): 2950-2959 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2502127

ZHU Xu-dong, LUO Yong-mei, LU Fei, WAN Yang-ying, ZHOU Niu-jun, HU Meng-ming, LU Shui. Design and Implementation of Beidou-3 Multi-frequency Satellite Positioning Receiver[J]. Science Technology and Engineering, 2026, 26(7): 2950-2959 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2502127

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高精度导航信息作为无人载体控制系统的输入,是无人机、无人车等异类异构载体复杂环境下能够稳定、可靠执行各项任务的前提和基础,对任务执行的效率和成功率起着至关重要的作用。

目前无人载体主要采用惯性/卫星组合导航系统^[1-2],为其提供高精度的导航定位信息。北斗卫星导航系统(Beidou navigation satellite system, BDS)作为中国自主研发设计的四大全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)之一,能够全天候、全天时地为用户提供导航定位、授时和短报文通信服务。近年来北斗卫星导航接收机在军民用领域得到广泛应用,例如,在民用领域用于无人机编队表演^[3]、无人机电力线巡检^[4]、自动驾驶等,为异构载体提供精确的位置、速度等导航信息;军用领域为各型飞行器提供全球范围内精确的位置导航服务。

目前军民用卫星导航接收机产品主要采用北斗2号卫星导航系统。2020年6月23日,最后一颗北斗3号全球组网卫星发射成功,标志着北斗3号卫星导航系统正式提供全球范围内的位置导航服务。随着北斗3号卫星导航系统的不断升级和完善,北斗2号卫星导航接收机正逐渐被北斗3号卫星导航接收机所替代。北斗3号多频点卫星导航接收机研制,成为北斗卫星导航领域重要的发展方向。

卫星导航领域的研究学者针对北斗3号卫星播发的B1I频点、B3I频点、B1c频点和B2a频点卫星导航信号,开展了相关研究工作。文献[5]基于北斗3号新体制B1c频点,采用接收机伪距迭代和时延滤波技术,实现BOC(binary offset carrier)调制下B1c频点基带信号生成。通过开源软件接收机算法对其生成的基带信号进行了快速捕获、精确跟踪和导航定位解算处理,验证了B1c频点基带信号生成的有效性。文献[6]提出了一种基于Xenomai实时Linux的北斗/GPS(global positioning system )导航接收机。该接收机采用SoCFPGA软硬件架构来实现。针对北斗3号和GPS卫星播发的不同频点卫星信号,通过Linux实时操作系统实现系统的初始化、任务调度、射频前端驱动、不同频点卫星信号捕获和跟踪环路控制、位同步、帧同步以及导航定位解算。卫星信号的快速捕获和跟踪由FPGA(field-programmable gate array)来处理,试验结果表明所设计接收机的实时性和导航定位性能基本能够满足实际应用需求。文献[7]为了实现高动态场景下北斗信号多普勒频移和码相位的快速捕获,提出了一种基于改进型MPF(mean power frequency)-FFT(fast fourier transform)的捕获算法。该算法通过对单个码元内部进行积分存储,降低了捕获模块的相关器使用和噪声干扰,有效提出了高动态环境下北斗信号多普勒频移和码相位的捕获效率。文献[8]为了提升卫星导航接收机载波跟踪环路的噪声抗扰能力,解决高动态或弱信号环境下载波跟踪环路难以稳定工作的问题,提出了一种基于卡尔曼滤波的北斗接收机高灵敏度跟踪算法。该算法在传统载波跟踪环路的基础上,从载波跟踪环路结构、模型建立和优化设计三方面,建立了自适应卡尔曼滤波跟踪环路,有效提高了卫星导航接收机高动态或弱信号场景下,载波跟踪环路的性能。文献[9 -11]在卫星信号成功捕获和跟踪的基础上,从卫星导航接收机定位解算算法方面,采用粒子群优化算法、因子图优化算法有效提高了接收机的定位解算性能。

除北斗3号卫星导航系统之外,研究学者结合GPS、伽利略GALILEO和GLONASS其他3种卫星导航系统不同频点卫星信号特点和结构特性,设计并实现了多模多频点卫星导航接收机^[12-15]。多模多频点卫星导航接收机相对于单卫星导航系统而言,可用的卫星导航星数较多,接收机的导航定位性能具有一定程度上的提高。

然而,考虑到多模多频点组合导航系统卫星导航接收机,接收机的导航定位性能易受其他卫星导航系统的影响。现以北斗3号卫星导航系统为依托,设计并实现了一种基于FPGA+DSP(dignal signal processing)硬件驱动架构的单模多频点卫星导航接收机。针对北斗3号卫星播发的B1I频点、B3I频点、B1c频点和B2a频点卫星信号,设计不同频点卫星信号多通道并行接收射频前端模块、基带信号处理模块和导航定位解算模块。在此基础上,基于FPGA/DSP硬件驱动架构设计不同功能模块的硬件驱动电路。在对接收机软件算法进行编排的基础上,通过北斗3号多频点卫星导航信号模拟器验证本文所提方法的有效性。

本文设计的北斗3号单模多频点卫星导航接收机不依赖其他卫星导航系统,充分利用北斗3号不同频点卫星信号特点和结构特性,实现高精度导航定位。在满足接收机性能指标的条件下,可有效提高系统的自主性和抗干扰性能。

1 总体方案设计

北斗3号单模多频点卫星导航接收机从功能上主要有射频前端模块,基带信号处理模块以及导航定位解算模块组成。北斗3号单模多频点卫星导航接收机总体设计方案如图1所示。

其中,射频前端模块主要由卫星天线、滤波器、放大器、下变频器和模拟数字转换模块组成。通过一分四功分器实现北斗3号多频点卫星信号的多通道并行接收。将接收到的卫星信号进行下变频、AD转换模数采样处理得到不同频点数字中频信号。基带信号处理模块通过FPGA处理器多通道并行的完成不同频点卫星信号的实时快速捕获、精确跟踪数据处理,得到北斗3号不同频点卫星信号的多普勒频率和码相位,进而实现不同频点卫星信号导航电文、伪距观测信息输出。导航定位解算模块主要是利用卫星位置信息、伪距观测信息,通过非线性最小二乘法解算得到接收机高精度三维位置、速度等导航信息。最后,通过DSP微处理器串口端将NMEA0183协议的导航数据实时发送传输给上位机数据显示平台,在上位机平台实时屏显接收机导航数据。

1.1 FPGA

采用FPGA+DSP的硬件驱动架构设计并实现北斗3号单模多频点卫星导航接收机。其中,FPGA在系统中主要完成多频点数字中频基带信号的实时快速捕获、精确跟踪数据处理。本系统采用Cyclone V系列性能强大的EP5CEFA7U19I7N作为可编程逻辑器件,其内部集成了301 000个逻辑控制单元、454 240个可编程寄存器、12492800Bit的RAM操作空间,能够较好地满足北斗3号多频点卫星导航接收机基带信号处理模块多通道并行数据处理研制需求。其典型工作电压为1.1 V。可通过Verilog_HDL硬件描述语言对软件功能模块进行设计编排的基础上,利用嵌入式JTAG(joint test action group)接口实现系统级功能调试。本系统FPGA信号处理器端通过地址总线寻址的方式,实现与DSP数据处理器端数据交互。

1.2 TMS320C6748

接收机导航定位解算模块数据处理主要通过TMS320C6748处理器来实现。TMS320C6748器件是德州仪器推出的一款基于TMS320C674x DSP内核的低功耗数字信号处理器,具有体积小、功耗低、可灵活配置、性价比高等特点被广泛应用于嵌入式设备中。其工作频率为150 MHz,工作电压区间为1.14~1.32 V,内部集成了3路UART接口、SPI接口、I2C接口、以太网接口、4个定时器等硬件资源,能够较好地满足接收机导航定位解算模块数据处理和数据通信的要求。

1.3 RX3706

RX3706为一款全球卫星导航系统射频接收通用芯片,其工作频率范围为1.15~1.65 GHz,支持北斗2号/3号、GPS、GLONASS、Galileo等导航系统不同频点卫星信号,内部集成了低噪声放大器、混频器、滤波器、可编程放大器、模数转换器等器件。该接收机的总级联噪声系数低至4.5 dB。RX3706通过搭配少许的外部器件,即可形成完整的低成本多模多频点卫星导航接收机射频前端链路,被广泛应用于不同型号接收机设备中。

2 多频点射频前端模块

北斗3号单模多频点卫星导航接收机射频前端模块是接收机性能提升的关键模块之一,直接影响接收机捕获跟踪灵敏度性能指标。在对卫星信号进行放大、滤波处理的基础上,通过一分四功分器分频不同频点卫星信号。最后通过射频前端RX3706芯片实现卫星信号下变频、模数转换AD采样处理,得到北斗3号不同频点卫星信号的数字中频信号,为后续基带信号处理模块奠定基础。为此,采用射频前端模块数据处理,其原理示意图如图2所示。

3 多频点基带信号处理模块

北斗3号多频点卫星导航接收机基带信号处理模块根据射频前端输出的数字中频信号,完成不同频点卫星信号捕获、跟踪数据处理,具体包括多频点卫星信号快速捕获和精确跟踪两部分。

3.1 多频点卫星信号捕获

基于射频前端输出的北斗3号多频点数字中频信号,卫星信号的实时快速捕获是设计实现卫星导航接收机的前提。采用基于FFT(fast Fourier transform)-IFFT(inverse fast Fourier transform)的多频点基带信号快速捕获算法。其中FFT表示快速傅里叶变换,IFFT表示快速傅里叶逆变换。北斗3号多频点卫星导航接收机基带信号快速捕获原理示意图如图3所示。射频前端输出的数字中频信号经本地载波发生器去除掉载波部分,利用抽样滤波器完成降采样数据输出,降低采样数据量。在此基础上,相位相差90°的I支路、Q支路信号合并为一路复位信号进入FFT模块。同时,本地伪码经抽样输出后进入FFT模块。本地伪码经FFT变换后取共轭和I、Q支路FFT变换结果相乘,将乘积结果经IFFT逆变换后取模值。在多通道相关结果中根据设定的捕获门限阈值,找到模值的最大值和次最大值。同时将最大值对应的码相位存储于数据存储器中。若未超过捕获门限阈值,在进行非相干累加时,每次将本次相关结果与上次相关结果进行累加计算,并通过地址总线将累加最大值、次最大值以及对应的码相位传输给数据存储器。数据存储器实时轮询各通道的状态标志位,通过设置本地卫星伪随机噪声(pseudo random noise, PRN)码和初始多普勒频移,实现多频点卫星信号的快速捕获。当数据存储器端查询到捕获标志位有效时,根据FFT-IFFT输出结果最大值与次最大值的比值,判决是否成功捕获到卫星信号。若成功捕获到卫星信号,对应通道状态机由捕获转跟踪状态。若未捕获到卫星信号,则重复上述过程对相关结果进行非相干累加计算。在非相干累加时,若累加次数超过设定的次数,则本地载波发生器步进多普勒频率。当按照设定多普勒频率搜索仍未成功捕获到卫星信号,则更新PRN卫星号,直到完成北斗3号多频点卫星信号快速捕获。

3.2 多频点卫星信号跟踪

当接收机成功捕获到多频点卫星信号,卫星信号状态由捕获转入跟踪。多频点卫星信号精确跟踪实质上是得到卫星信号精确码相位和多普勒频率。

采用载波环辅助码环的卫星信号跟踪环路。载波环采用二阶锁频环FLL辅助三阶锁相环PLL,码环采用DLL。北斗3号多频点卫星导航接收机卫星信号精确跟踪原理示意图如图4所示。

针对多频点卫星信号跟踪环路,首先数字中频信号与本地载波复制生成的I、Q路信号相乘。I、Q两路相乘结果分别与本地码复制生成的超前码、即时码、滞后码相关。相关结果通过积分-累加器分别输出相干积分值。即时码相干积分累加结果作为载波环鉴别器的输入,超前码和滞后码相干积分累加结果作为码环鉴别器的输入。载波环路滤波器和码环路滤波器,对鉴别器输出结果进行滤波处理。根据滤波输出结果调节本地载波数控振荡器(numerically controlled oscillator, NCO)和码NCO,直至跟踪环路中载波环和码环处于稳定跟踪状态,以便解译码对应卫星导航电文。

4 多频点卫星信号导航定位解算

在实现卫星信号快速捕获、精确跟踪的基础上,北斗3号单模多频点卫星接收机导航定位解算模块主要实现接收机精确位置解算和速度解算。

4.1 位置解算

根据卫星信号捕获跟踪模块输出的导航电文和伪距观测信息,利用星历数据计算卫星精确三维位置。接收机位置解算即通过卫星高精度位置信息以及对应的伪距观测信息,通过非线性最小二乘法^[16-17]对接收机三维位置进行高精度定位解算。

根据导航电文在卫星与接收机之间的传播时间,可精确计算卫星的伪距观测信息。接收机伪距观测方程可表示为

(1)$\tilde{\rho}_{n}=r_{n}+\delta t_{u}+\delta t_{n}+I_{n}+T_{n}+\varepsilon_{n}$

式(1)中:

$\tilde{\rho}_{n}$

为卫星伪距观测量;n=1,2,3,…,为北斗3号导航系统卫星编号;δt_u为北斗3号多频点卫星导航接收机时钟偏差;δt_n为卫星时钟偏差;I_n为卫星n伪距观测电离层误差;T_n为卫星n伪距观测对流层误差;ε_n为除伪距观测电离层、对流层误差之外的误差项;r_n为卫星n与接收机之间的空间几何距离,可表示为

(2)r_n=$\sqrt{({x}_{n}-{x}_{u}{)}^{2}+({y}_{n}-{y}_{u}{)}^{2}+({z}_{n}-{z}_{u}{)}^{2}}$

式(2)中:(x_n,y_n,z_n)为卫星在地心地固坐标系下的三维位置;(x_u,y_u,z_u)为接收机在地心地固坐标下的三维位置。

伪距观测方程为耦合接收机位置的强非线性观测方程,将式(2)在接收机位置真值处一阶线性化泰勒展开并忽略二阶以上高阶项,则式(2)可进一步表示为

(3)$\tilde{\rho}_{n}=\bar{\rho}_{n}+\rho_{x} \Delta x+\rho_{y} \Delta y+\rho_{z} \Delta z+b_{u}+\varepsilon_{n}$

式(3)中:b_u为接收机与卫星钟差等效的伪距测量误差;

$\tilde{\rho}_{n}$

为伪距测量真值;ε_n为接收机伪距观测测量噪声;(Δx,Δy,Δz)为接收机三维位置误差;[ρ_x,ρ_y,ρ_z]为伪距观测量在三轴上的方向余弦,可表示为

(4)$\left[\begin{array}{l}\rho_{x} \\\rho_{y} \\\rho_{z}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\left(x_{n}-x_{s}\right) / \tilde{\rho}_{n} \\\left(y_{n}-y_{s}\right) / \tilde{\rho}_{n} \\\left(z_{n}-z_{s}\right) / \tilde{\rho}_{n}\end{array}\right]$

在卫星导航接收机接收至少4颗以上卫星伪距观测的条件下,式(3)伪距观测方程可进一步改写为矩阵形式,即

(5)Δρ=H_posΔp

式(5)中:Δρ为伪距观测误差;H_pos为伪距观测Jacobian矩阵;Δp为与卫星导航接收机位置有关的误差量,可分别表示为

Δρ=

$\left[\begin{array}{l}\Delta {\rho }_{1}\\ \Delta {\rho }_{2}\\ \Delta {\rho }_{3}\\ \Delta {\rho }_{4}\end{array}\right]$

,H_pos=

$\left[\begin{array}{llll}{\rho }_{x1}& {\rho }_{y1}& {\rho }_{z1}& 1\\ {\rho }_{x2}& {\rho }_{y2}& {\rho }_{z2}& 1\\ {\rho }_{x3}& {\rho }_{y3}& {\rho }_{z3}& 1\\ {\rho }_{x4}& {\rho }_{y4}& {\rho }_{z4}& 1\end{array}\right]$

(6)Δp=$\left[\begin{array}{l}\Delta {x}_{s}\\ \Delta {y}_{s}\\ \Delta {z}_{s}\\ \Delta {b}_{u}\end{array}\right]$

利用非线性最小二乘法对式(5)进行迭代优化估计,可得到伪距观测接收机精确的三维位置信息。非线性最小二乘解可表示为

(7)Δp=$({H}_{pos}^{T}{H}_{pos}{)}^{-1}{H}_{pos}^{T}$Δρ

4.2 速度解算

卫星导航接收机与北斗卫星在空间位置上存在相对运动关系。根据多普勒效应原理可知,卫星导航接收机多普勒频移f_d、卫星信号发射频率f_t和接收信号功率f_r存在数学约束关系为

(8)f_d=f_r-f_t

假设北斗卫星的空间运动速度为v_n,卫星导航接收机的运动速度为v_s,卫星导航接收机接收到卫星信号时的多普勒频移可表示为

(9)${f}_{d}^{value}$=$\frac{({v}_{s}-{v}_{n})\times {a}_{n}}{\lambda }$=$\frac{-\stackrel{·}{r}}{\lambda }$

式(9)中:

${f}_{d}^{value}$

为多普勒频移值;

$\stackrel{·}{r}$

为卫星导航接收机与空间卫星之间距离矢量的导数;a_n为卫星导航接收机到空间卫星径向方向的单位矢量;λ为波长。对卫星导航接收机伪距观测方程式(1)中时间进行求导数,可得

(10)$\tilde{\dot{\rho}}=\dot{r}_{n}+\delta t_{u}+\delta t_{n}+\varepsilon_{n}$

由式(9)可知

(11)${\stackrel{·}{r}}_{n}$=(v_n-v_s)×a_n

将式(11)代入式(10)中整理可得

(12)-v_s×a_n+δb_u=(${\stackrel{·}{\rho }}_{n}$-v_n×a_n+δf_n)-ε_n

在卫星导航接收机能够接收到N个伪距观测的情况下,则式(12)可进一步改写成矩阵形式,即

(13)H_pos$\left[\begin{array}{l}\delta {v}_{x}\\ \delta {v}_{y}\\ \delta {v}_{z}\\ \delta {\stackrel{·}{b}}_{u}\end{array}\right]$=δ$\stackrel{·}{\rho }$+ε_n

式(13)中:δ

$\stackrel{·}{\rho }$

为伪距变化率观测残差;利用非线性最小二乘法对式(14)进行迭代优化估计,可得到卫星导航接收机精确的三维速度信息。即

(14)Δv=$({H}_{pos}^{T}{H}_{pos}{)}^{-1}{H}_{pos}^{T}$Δ$\stackrel{·}{\rho }$

5 卫星信号模拟器仿真试验验证

为了验证北斗3号单模多频点卫星导航接收机的导航定位性能,通过卫星信号模拟器分别设置静态、高动态不同定位场景,对卫星导航接收机的各项性能指标进行验证分析。仿真验证时采用湖南卫导NSS8900型卫星信号模拟器,和研制的北斗3号多频点卫星导航接收机,如图5和图6所示。仿真验证时,通过5 V电源适配器给北斗3号卫星导航接收机供电。采用无损馈线连接多频点卫星信号模拟器信号输出口和卫星导航接收机射频天线输入口。在此基础上,通过串口线连接卫星导航接收机串口端至调试计算机。研制的北斗3号多频点卫星导航接收机导航数据输出频率为1 Hz。

5.1 静态定位场景

为了验证北斗3号多频点卫星接收机的导航定位性能,在卫星信号模拟器端通过设置不同位置的静态定位场景,模拟输出北斗3号卫星播放的不同频点卫星信号。仿真验证时不同频点静态定位场景基准值设置如表1所示。静态定位场景下不同频点卫星导航接收机对应的位置误差曲线、速度误差曲线如图7~图14所示。静态定位场景下,不同频点卫星导航接收机对应的位置误差均方根和速度误差均方根对比如表2所示。误差均方根的计算公式

(15)RMSE=$\sqrt{\frac{1}{{N}_{m}}\sum _{i=1}^{{N}_{m}}({x}_{true}-{x}_{cal}{)}^{2}}$

式(15)中:N_m为均方根计算数据个数;x_true为静态场景下位置、速度基准值的集合;x_cal为接收机位置、速度解算值的集合。

由卫星导航接收机静态定位误差曲线、测速误差曲线可知,本文提出方法设计的北斗3号多频点卫星导航接收机具有较高的定位精度和测速精度, 基本能够较好地满足实际应用需求。卫星导航接收机定位误差均方根、测速误差均方根从不同角度进一步验证了本文提出方法的有效性。

在对卫星导航接收机定位、测速性能进行验证分析的基础上,利用卫星信号模拟器通过多次测试验证,对接收机的首次定位时间、捕获跟踪灵敏度和失锁重补时间进一步进行了验证分析。以卫星导航接收机B1c频点为例,如表3所示为北斗3号B1c频点卫星导航接收机首次定位时间、捕获和跟踪灵敏度以及失锁重补时间。

表3所示卫星导航接收机B1c频点性能参数指标验证了本文提出方法的有效性。

5.2 高动态定位场景

针对卫星导航接收机高动态定位性能,在卫星信号模拟器端设置2 000 m/s的匀速直接运动场景对接收机的高动态定位性能进行验证分析。以北斗3号卫星播发的B1I频点卫星信号为例,如图15所示为高动态场景下采用本文提出方法研制的卫星导航接收机定位界面,定位结果验证了本文提出方法的有效性。

5.3 上位机界面设计

在对卫星导航接收机软硬件架构进行设计的基础上,为了便于实时监控多频点卫星导航接收机状态,开发设计了北斗3号多频点卫星导航接收机上位机监控软件界面,如图16所示。上位机监控软件界面能够根据用户需求切换卫星信号频点,同时能够实时显示卫星天空视图、卫星信号信噪比、接收机位置、速度等导航信息,较好的方便用户监控卫星导航接收机状态。

6 结论

针对北斗3号卫星播发的不同频点卫星信号,设计了一种基于FPGA+DSP架构的北斗3号单模多频点卫星导航接收机。在对系统总体方案进行详细阐述的基础上,对接收机射频前端模块、基带信号处理模块和导航定位解算模块进行了分析和设计。最后,通过卫星信号模拟器对多频点卫星导航接收机各项性能参数进行了仿真试验验证。得到如下结论。

(1)设计的多频点卫星导航接收机具有较高的定位、测速性能。

(2)设计的多频点卫星导航接收机首次定位时间、捕获和跟踪灵敏度、失锁重补时间基本能够满足实际应用需求。

(3)设计的多频点卫星导航接收机能够实现载体高动态场景下精确导航定位。

仿真试验结果验证了本文提出方法的可行性及有效性。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用

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