[发明专利]基于SOC的单板多天线定姿接收机

摘要

一种基于SOC的单板多天线定姿接收机，包括：定姿天线阵列，用来得到实时航向角、俯仰角和横滚角三轴姿态；射频模块，包括与定姿天线阵列中天线数量一致的射频芯片，通过射频同轴电缆分别接收天线所接收的卫星射频信号，输出为均为独立信道，接入处理模块；处理模块，包括FPGA单元和双核ARM单元，其中FPGA单元用来完成基带捕获、相关和采样间隔计数，双核ARM单元中cpu0用来完成基带信号跟踪、位同步与帧同步以及导航电文提取，双核ARM单元中cpu1用来完成定位定姿计算；射频模块和处理模块位于单块PCB板上，定姿天线阵列通过射频线缆与接收机主机相连。本发明具有结构简单紧凑、成本低、集成度高、体积小、功耗小等优点。

主权项

1.一种基于SOC的单板多天线定姿接收机，其特征在于，包括：定姿天线阵列，用来根据天线间基线矢量相对于本地水平参考坐标系的空间指向，得到无人机的实时航向角、俯仰角和横滚角三轴姿态；射频模块，包括与定姿天线阵列中天线数量一致的射频芯片，所述射频芯片通过射频同轴电缆分别接收天线所接收的卫星射频信号，输出均为独立信道，接入处理模块；处理模块，包括FPGA单元和双核ARM单元，其中FPGA单元用来完成基带捕获、相关和采样间隔计数，所述双核ARM单元中cpu0用来完成基带信号跟踪、位同步与帧同步以及导航电文提取，所述双核ARM单元中cpu1用来完成定位定姿计算，及PVT定位计算和定姿验证；所述射频模块和处理模块位于单块PCB板上，所述定姿天线阵列通过射频线缆与接收机主机相连；所述FPGA单元中包含了高灵敏度捕获引擎，该引擎采用码相位和载波多普勒的二维搜索结构，由匹配滤波器结合快速傅里叶变换方式实现，用来实现短码的快速捕获和失锁重捕获；基带处理逻辑电路包含跟踪通道组，每个跟踪通道接收对应的射频芯片输出的数字中频信号，对卫星信号进行正交数字下变频、伪随机码剥离和积分累积处理，累积量上报cpu0进行信息处理；每个跟踪通道都包含载波数控振荡器和伪随机码数控振荡器，这两个数控振荡器的步进量由cpu0配置；每个跟踪通道都包含观测量生成电路，对载波和伪码发生器进行计数，在采样脉冲边沿对相关观测量进行锁存，报送cpu1进行定位定姿处理；所述双核ARM中的cpu0为基带处理的软件固件，该固件完成卫星信号的捕获控制、跟踪控制、信号同步和电文处理工作；其中，捕获控制包括捕获调度、FPGA捕获模块的控制以及捕获信号的精细牵引； ARM中的捕获控制逻辑控制FPGA中捕获引擎的运行，在无需工作时，控制捕获引擎进入关闭模式，在需要搜索时，唤醒FPGA捕获模块，配置相关的控制参数，启动FGPA捕获模块，捕获完成后对捕获结果解析；cpu0中的跟踪控制模块用来接收FPGA跟踪通道上报的累积值，经过运算得出伪码和载波的步进值，控制跟踪通道锁定信号；cpu0中的信号同步模块用于接收FPGA跟踪通道上报的对齐支路累积值，完成调制数据边沿鉴别，完成信号位同步以及帧同步逻辑，同时对信号质量进行实时监测；cpu0中的电文处理模块用于完成卫星导航电文提取、译码和上报工作，其中导航电文提取根据cpu0信号同步模块的工作状态从累积量中提取导航电文；经过译码后的导航电文，通过双口RAM报送cpu1使用。