[发明专利]一种嵌入式北斗GPS定位系统及定位方法

权利要求书

1.一种嵌入式北斗GPS定位系统，其特征在于：包括GPS卫星和北斗卫星，以及包括

一无人测绘飞行器，包括安装在该无人测绘飞行器机身中的摄像头、距离传感器、蓄电池、GPS卫星定位天线、北斗信号传输天线、无人测绘飞行器控制终端、数据采集与输出接口板，所述摄像头、距离传感器、蓄电池、GPS卫星定位天线、北斗信号传输天线、无人测绘飞行器控制终端均与数据采集与输出接口板相连，将GPS定位数据、影像数据、距离数据、电池监控数据传输到数据采集与输出接口板，该数据采集与输出接口板将各种数据通过北斗信号传输天线发射到北斗卫星，由北斗卫星将信号反射到地面指挥控制中心；

一地面指挥控制中心，包括指挥中心显示屏、主机、北斗指挥型用户机、北斗卫星接收天线，所述北斗卫星接收天线与北斗指挥型用户机相连，用于向无人测绘飞行器发送指令信息以及接收来自无人测绘飞行器的信息，所述北斗指挥型用户机与主机串行连接，所述主机与指挥中心显示屏相连接，将无人测绘飞行器的信息下载到主机，以及显示到指挥中心显示屏上，方便监控人实时了解无人测绘飞行器的相关信息；

所述北斗指挥型用户机的电路结构包括依次串联的带通滤波器、下变频器、低通滤波器、A/D转换器、数字信号处理器、导航解算单元，所述下变频器相接有频率合成器，该频率合成器与基准振荡相接；所述下变频器同时相接增益控制电路，该增益控制电路通过接口电路与数字信号处理器相接，以及接口电路相接有输入输出接口，数字信号处理器外围有信号跟踪环路，该数字信号处理器还相接存储单元。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式北斗GPS定位系统，其特征在于：所述北斗卫星接收天线连接有低噪声放大器，对接收到的北斗卫星微弱的电信号低噪放大。

3.根据权利要求1所述的一种嵌入式北斗GPS定位系统，其特征在于：所述信号跟踪环路包括相位鉴别器、环路滤波器、压控振荡器，该相位鉴别器、环路滤波器、压控振荡器依次相连，以及该压控振荡器的输出相接于相位鉴别器的输入，形成锁相环电路结构，锁相环电路结构可以鉴别相位差异，尽可能保持本地复制载波与接收北斗卫星信号载波保持一致。

4.根据权利要求1所述的一种嵌入式北斗GPS定位系统，其特征在于：所述数字信号处理器选用TI公司的高性能浮点TMS320C6747DSP主处理芯片，它的内核电压在1.2V时具有375MHz的高速处理速度，能够满足北斗指挥型用户机的实时高速处理要求，同时拥有可供选择的更加丰富的外围。

5.根据权利要求1所述的一种嵌入式北斗GPS定位系统，其特征在于：所述无人测绘飞行器的数据采集与输出接口板选用了速度快、功耗低和连接功能丰富全面的Xilinx公司的Spartan 6E单片机，它具有超强的并行处理和编程配置能力，同时能够提供全新且更高效的双寄存器输入查找表逻辑和一系列丰富的内置系统级模块。

6.根据权利要求1所述的一种嵌入式北斗GPS定位系统，其特征在于：所述数据采集与输出接口板的电路硬件结构包括多个模拟量输入端口、A/D转换器、译码器、单片机、电平转换芯片、GPS定位数据采集电路，所述模拟量输入端口相接于A/D转换器，该A/D转换器相接于译码器，该译码器相接于单片机，该单片机相接电平转换芯片和GPS定位数据采集电路，该电平转换芯片相接有北斗信号传输天线。

7.根据权利要求1所述的一种嵌入式北斗GPS定位系统，其特征在于：GPS卫星定位天线和北斗信号传输天线均采用右旋圆极化天线。

8.一种嵌入式北斗GPS定位系统的定位方法，其特征在于：由无人测绘飞行器将GPS定位数据、影像数据、距离数据、电池监控数据传输到数据采集与输出接口板，该数据采集与输出接口板将各种数据通过北斗信号传输天线发射到北斗卫星，由北斗卫星将信号反射到地面指挥控制中心；地面指挥控制中心接收到微弱的北斗卫星反射信号，

首先将微弱的电信号低噪放大，利用带通滤波器滤除带外干扰信号；其次利用下变频器和频率合成器将接收到各种导航射频信号与基准振荡产生的正弦信号进行混频，并利用低通滤波器滤波滤除高频分量得到中频模拟信号；最后经过A/D转换器和增益控制电路将模拟中频信号采样和数字化处理，并输出适合数字基带处理的数字中频信号；

接着，由数字信号处理器将数字中频信号进行处理，处理过程是首先要进行信号搜索并捕获得到北斗卫星粗略的信号码相位和载波频率；其次，在捕获到伪码相位和粗略载波频率的基础上，接着进入跟踪环路，跟踪并得到精确的码相位和载波频率等原始观测量；最后，经过位同步和帧同步等解调出导航解算所用的导航电文数据；

再接着；导航解算单元的根据处理所得到的GNSS观测值和导航电文，按照一定的算法进行相应的解算，最终输出无人测绘飞行器的三维位置、速度、时间、测绘、视频信息；

主机将无人测绘飞行的三维位置、速度、时间、测绘、视频信息下载到本地，以及显示到指挥中心显示屏上，方便监控人实时了解无人测绘飞行器的相关信息。