[发明专利]单板三天线高精度定位定向接收机

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星定位技术领域，特别涉及一种单板三天线高精度定位定向接收机。

背景技术

利用伪距进行卫星定位时，无论是进行单点定位(SPP)还是伪距差分定位(DGPS)，通常定位精度最好只能达到亚米级。而在大地测量、地震监测等高精度定位领域，其定位精度要求厘米级甚至毫米级，则需要采用载波相位观测值进行定位。其中载波相位相对定位(也称载波相位差分定位)技术应用最为广泛，载波相位相对定位技术与码差分定位技术的原理类似，均采用两台以上接收机同步观测进行定位，随后解算整周模糊度。在固定整周模糊度后可以达到厘米级甚至毫米级定位精度。

多接收机同步定位的关键是多个射频信号的接收和同步，现有技术中主要采用多天线形成的多个射频接收通道实现。现有的卫星地面接收机系统中通常利用已有的定制导航板卡(俗称OEM板)进行二次开发后得到，OEM板是几家知名设备厂商提供的带有基本功能的标准化集成电路板，一般包括天线、射频前端、基带信号处理、微处理器等硬件，并带有通用的软件。

由于单个OEM板上仅有一个天线接收通道，采用现有方式要组成多天线接收机系统必须使用多块OEM板。如图1、图2所示，现有的多天线接收机硬件结构主要由多块OEM板以不共用时钟或共用时钟的方式集成。其中，图1中使用两块OEM板直接构建双天线系统，由于OEM板仅为单天线而设计，所以当构成的多天线系统时，各板前端和基带均是独立的，它们采用独立的时钟，且大部分没有外部时钟输入功能。图2中对通用的两块OEM板进行了改造，使之共用一个时钟(比如通过晶振进行计时)，通过共用时钟的方式为定向算法提供了有利条件。

现有技术的方案都是采用使用多块导航板卡构建多天线系统，不同板卡前端、基带、时钟均独立，即使使用了一定同步手段，各时钟之间也很容产生误差，会对定位定向测量精度产生较大影响，且接收机体积大、功耗高，此外使用多块相同的导航板卡明显硬件冗余设计多。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何降低多天线接收机系统中时钟误差对定位定向精度的影响。

为解决上述问题，本发明提供了一种单板三天线高精度定位定向接收机，包括：射频单元、基带处理单元、定向处理单元和接口单元；其中，

所述射频单元包括多个射频通道、频率综合器和时钟，每个射频通道独立接收多频点的射频信号，通过所述时钟完成所述多个射频通道的信号同步，通过所述频率综合器确定各通道工作频点；

所述基带处理单元耦接所述射频单元、所述定向处理单元和所述接口单元，对各通道发来的射频信号的进行捕获、跟踪、解调后提供给所述定向处理单元，同时输出观测量数据；

所述定向处理单元还耦接所述接口单元，对所述基带处理单元提供的数据完成定位定向解算后通过接口单元输出结果。

优选地，所述射频单元中：

每个射频通道包括功分器和至少3个不同工作频点的信号处理信道。

优选地，所述处理信道包括：依次串接的第一滤波器、混频器、第二滤波器、放大器、增益相位调整电路和模数转换器。

优选地，所述不同工作频点至少选自：BDS B1、BDS B2、BDS B3以及相应的超宽巷组合、宽巷组合和窄巷组合。

优选地，所述基带处理单元是一片FPGA单板。

优选地，所述基带处理单元包括：信号选择电路、伪码捕获电路、多通道信号跟踪与解调电路、观测量提取电路、定时电路、ARM内核和接口控制电路。

优选地，所述基带处理单元中：

所述伪码捕获电路耦接所述信号选择电路和所述接口控制电路，完成对输入信号的捕获并提供给所述接口控制电路；

所述跟踪与解调电路耦接所述观测量提取电路和所述接口控制电路，完成对输入信号的载波跟踪、码跟踪、导航电文解调并提供给所述接口控制电路；

所述接口控制电路还同时耦接所述观测量提取电路、所述定时电路和所述ARM内核，接收所述观测量提取电路提取的观测量、所述定时电路提供本地时钟修正信息和所述ARM内核的定位解算信息，并完成内部之间、以及与外部电路之间的数据交互。

优选地，所述射频通道为3个，对应处理3个天线“丁”字形布局形成的天线阵接收的射频信号。

优选地，所述定向处理单元采用“星站空间降维法”进行整周模糊度解算。

优选地，所述接收机利用GPS和北斗系统进行联合定位解算。