武汉泰达光电科技有限公司

这套开发方案非常适合于导航、通信、雷达/信号处理、微电子学、测控通信及测绘类研究生学习和开发之用，适合于导航、通信类实验室实验平台的低成本配置，相信从中不仅可以学习到导航接收机的原理、接收机开发的整个过程及设计，而且对于接收机的关键技术可以得到很多的积累，从而为您相关的项目上的开发提供技术上的支持。

　　 第一部分技术指标说明

1主要技术性能指标

1.1接收机

u 频率：1575.42±1.5MHz

1602.0 ±10.0MHz

u 灵敏度：GNSS≥ -130dBm

u 通道数：GPS：12

GLONASS：6

u 定位精度：（相对于秒脉冲时刻）

1） GNSS定位精度见表1

表1：GNSS定位精度

参数		GPS	GLONASS	GNSS
位置	水平1	7.5	15m	10m
位置	高程1	10m	20m	15m
速度	水平1	0.1m/s	0.1m/s	0.1m/s
速度	高程1	0.15m/s	0.15m/s	0.15m/s
时间		100ns	100ns	100ns

注：秒脉冲：宽度≥1ms的TTL正脉冲、前沿与UTC同步

u 授时精度：GNSS <100ns (1σ)

u 初始定位时间：GNSS初始定位时间见表2

表2：GNSS初始定位时间

参数	冷启动	热启动	重捕
时间（s）	80	40	1

u 动态性能：见表3

表3：GNSS接收机动态性能

速度	加速度	高度
2400m/s	16g	不限

u 数据更新率：1Hz

u 数据I/O：

2个232电平异步串口

1）串口缺省波特率为115200bps

2）数据传输格式：NMEA0183格式，自定义二进制格式

1个USB2.0高速传输接口

u 工作电压：5V±0.2V

u 工作电流： <=400mA（全温度范围）

1.2 有源天线

u 类型：GNSS有源天线

u 射频插座：SMA

u 工作电压：5V±0.2V

u 工作电流： <=50mA（全温度范围）

u 放大系数：≥36dB

u 噪声系数：≤2.5dB

u 工作频率：1575.42±1.5MHz

1602.0 ±10.0MHz

1.3 整机功耗

GNSS卫星导航接收机开发平台整机功耗 <=2.5 W

2功能

2.1 卫星接收天线

卫星接收天线接收GNSS (GPS+GLONASS)卫星信号，将GNSS卫星信号输入到GNSS射频板。

2.2 GNSS射频板

接受GPS L1+GLONASS L1信号输入，板上完成频段带通滤波，低噪声放大，频综产生，模拟下变频至IQ正交两路输出，最后通过双通道8位AD采样输出数字中频信号，提供给GNSS卫星导航接收机基带开发平台。

2.3 GPS卫星导航接收机基带开发平台

1）模式设置输入功能

接收机可通过RS232接口，设置初始位置、北京时间等初始化信息，设置工作状态、控制数据输出等。

2）调试信息输出功能

通过串口输出UTC/北京时间，定位结果，速度，钟差，各颗卫星的载波相位平滑伪距，多谱勒频率，卫星高度角、方位角和信噪比等到监控界面上，输出星历，历书等形成文件。界面图形化显示卫星顶视分布图、信噪比、接收机运动轨迹、通道相关峰实时监测曲线、载波环和码环环路误差监测曲线等。

3）定位功能

定位模式可通过软件命令请求，输出参考坐标系：WGS－84。

4）非易失存储功能

具有非易失存储器，用于保存接收机中间运行结果如导航电文等信息。

5）预测功能

DSP软件和上位机软件分别具有可见星预测功能，上位机软件提供丰富的可见星预测表格和图形化曲线信息输出。

　　　 第二部分 GNSS卫星导航接收机

　　　　 开发平台原理及组成

1开发平台总体方案介绍

GNSS卫星导航接收机开发平台是基于通用型导航与通信DSP/FPGA开发平台，拥有完全自主知识产权，集扩频通信与解扩、导航、信号处理及相关软件算法为一体，且所有代码全面开源，成功地解决了用户在系统集成、二次软件开发中的实际问题。

GNSS卫星导航接收机开发平台组成主要包括：天线单元、GNSS射频单元和GNSS卫星导航接收机基带开发平台组成，其中GNSS射频单元主要完成GPS L1和GLONASS L1频点的带通滤波，低噪声放大，频综产生，模拟混频和双路AD正交采样等功能，基带开发平台主要由DSP和FPGA构成，其中FPGA主要完成卫星导航的基带处理，而DSP主要完成可见卫星的预测，载波环和码环的环路控制以及后续的导航定位解算等功能，如图2-1所示

　　图2-1 GPS卫星导航接收机开发平台系统组成框图

GPS有源接收天线接收GPS卫星信号输入到开发平台的射频板上，射频通道采用分立元件完成所需转换。

在GPS射频通道中，频综模块SI4133通过FPGA的SPI接口配置产生1575MHz本振信号，与从天线进来的GPS信号经带通滤波和低噪声放大后一起进入AD8347进行混频，经四阶elliptic低通滤波之后，输出近似零中频IQ正交两路基带信号，做为AD采集的模拟输入信号。

GPS卫星导航接收机基带信号处理单元由一片Altera的FPGA -EP2C70F672完成，环路跟踪与定位解算单元由一片TI的DSP-TMS320C6713完成，DSP和FPGA两者配合共同完成卫星导航接收机开发平台的基带信号处理、环路跟踪、定位解算和授时等功能。其中FPGA中的基带信号处理主要包括载波NCO产生、码NCO产生、复相位旋转数字下变频、本地GPS扩频码产生、相关器、时基信号产生、观测数据TIC时刻测量、GPS帧同步信号产生和帧数据解调等，另外FPGA完成两路串口收发、USB接口总线访问、射频频综SPI接口配置、FPGA与DSP总线接口通讯等功能。

DSP主要完成GPS可见星的预测，多谱勒预测，GPS各通道的初始化，各通道超前、即时和滞后相关值的读取和存储，载波跟踪环和码跟踪环的环路控制，TIC时刻观测数据的读取，载波相位辅助伪距平滑处理，跟踪多谱勒kalman滤波处理，GPS帧数据的读取和导航电文解析、卫星星历和历书的实时存储，GPS定位解算和速度求解、GPS授时环路控制和串口协议的组帧和解帧等功能。

2 开发平台各功能模块实现介绍

2.1 天线单元

全套方案提供GNSS（GPS＋GLONASS）航空型天线，天线通过SMA接头与射频板相连。