CN107728172A - 一种北斗/gps双模星载接收机及其导航定位方法 - Google Patents

一种北斗/gps双模星载接收机及其导航定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明主要公开了一种北斗/GPS双模星载接收机及其导航定位方法。接收机包括4个模块：有源天线、射频前端处理模块、基带信号数字处理模块、定位解算模块，其中有源天线将接收到的导航信号转变为电流信号，经低噪声放大器对信号进行放大，经带通滤波器提高信噪比后，进入射频前端；射频前端处理模块对卫星信号进行下混频、中频滤波、自动增益控制和模数转换，最终得到数字中频信号；基带信号数字处理模块对数字中频信号进行捕获、跟踪、位同步和帧同步处理，得到导航测量值和导航电文；定位解算模块利用导航测量值和导航电文进行定位解算，最终得到用户的卫星信息，获取定位观测值。本发明提高了导航定位和授时的精度。

Description

一种北斗/GPS双模星载接收机及其导航定位方法
技术领域
本发明涉及卫星导航技术，具体是涉及一种基于DSP+FPGA的微型星载高动态北斗/GPS双模接收机及其导航定位方法。
背景技术
自从美国全面建成全球定位***(简称GPS)以来，已经被世界各国广泛地利用于军民领域。出于国家战略层面的考虑，我国也在21世纪大力发展北斗卫星导航***(简称BDS)，目前已经初步建成，成为继美国GPS，俄罗斯GLONASS之后第三个成熟的卫星导航***。信号接收机是应用卫星导航***所必须的设备。目前市场上北斗/GPS接收机存在的问题有：使用高度和速度有限制，无法应用于星载高动态的环境；对GPS和北斗导航***两者的兼容性不强；国外满足相应技术要求的GPS接收机存在禁运问题。
专利CN 104133226 A公开了一种北斗/GPS双模定位接收机，其缺陷在于未考虑卫星绕地飞行的超高动态影响和太空环境的超低温、强电磁干扰等环境因素的影响，因此不适用于星载高动态环境。高动态环境下接收机的研制存在高性能北斗/GPS环路跟踪算法以及快速定位的技术难点。目前市场上还没有能解决上述难点，并且具有运算速度快、整体功耗低、体积小、抗干扰、耐低温等优点的星载北斗/GPS硬件***及其相应软件的设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够克服上述缺陷为低轨卫星提供一种北斗/GPS双模星载接收机及其导航定位方法，提高了导航定位和授时的精度。
实现本发明目的的技术方案为：一种北斗/GPS双模星载接收机，基于DSP+FPGA架构，包括4个模块：有源天线、射频前端处理模块、基带信号数字处理模块和定位解算模块：
有源天线将接收到的导航信号转变为电流信号，经低噪声放大器对信号进行放大，经带通滤波器提高信噪比后，进入射频前端处理模块；
射频前端处理模块对卫星信号进行下混频、中频滤波、自动增益控制和模数转换，最终得到数字中频信号；
基带信号数字处理模块对数字中频信号进行捕获、跟踪、位同步和帧同步处理，得到导航测量值和导航电文；
定位解算模块利用导航测量值和导航电文进行定位解算，最终得到用户的卫星信息，获取定位观测值。
一种北斗/GPS双模星载接收机的导航定位方法，包括以下步骤：
步骤1、有源天线接收导航信号，并进行放大和滤波去噪；
步骤2、射频前端处理模块对去噪的信号进行下混频、中频滤波、自动增益控制和模数转换，得到数字中频信号；
步骤3、基带信号数字处理模块对数字中频信号进行捕获、跟踪、位同步和帧同步处理，得到导航测量值和导航电文；
步骤4、定位解算模块利用导航测量值和导航电文进行定位解算，得到卫星的定位观测值。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)本发明采用DSP+FPGA结构设计，提高了运算速度，方便对算法进行改进和更新，适合工程上使用；(2)本发明采用北斗/GPS伪距融合算法，提高了收星数量，降低了丢星概率；(3)本发明采用改进的时域搜索捕获方法，缩短了接收机首次定位时间。
附图说明
图1是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机的信号处理流程图。
图2是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机的***硬件结构图。
图3是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机MAX2769配置模块结构图。
图4是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机的射频前端处理模块的结构图。
图5是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机的DSP与FPGA总线连接图。
图6是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机及其导航方法的捕获电路图。
图7是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机及其导航方法的跟踪环路图。
图8是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机及其导航方法的二阶环路数字滤波器方框图。
图9是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机及其导航方法的由二阶锁频环辅助的三阶锁相环的滤波器方框图。
图10是本发明微型星载高动态北斗/GPS双模接收机及其导航方法的帧同步流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
结合图1～4，本发明北斗/GPS双模星载接收机，该接收机基于DSP+FPGA，包括有源天线、射频前端处理模块、基带信号数字处理模块和定位解算模块：有源天线将接收到的导航信号转变为电流信号，经低噪声放大器对信号进行放大，经带通滤波器提高信噪比后，进入射频前端处理模块；射频前端处理模块对卫星信号进行下混频，中频滤波，自动增益控制和模数转换，得到数字中频信号；基带信号数字处理模块对数字中频信号进行捕获、跟踪、位同步和帧同步处理，得到导航测量值和导航电文；定位解算模块利用导航测量值和导航电文进行定位解算，最终得到用户的位置信息，获取定位观测值。
所述射频前端处理模块采用型号为MAX2769的北斗/GPS双模接收机芯片。所述基带信号数字处理模块采用Altera公司型号为EP4CE115F23C8N的FPGA芯片。定位解算模块采用TI公司的定点/浮点数字信号处理器TMS320C6747，主频为300MHz，含有64KB的L1和256KB的L2两级缓冲存储器结构。如图2所示，具体硬件说明如下：
(1)射频前端处理模块选用MAX2769，该芯片提供2种配置方式，一种是通过3线SPI接口，为8至10号引脚，通过CS，SCLK，SDATA按照一定的时序对片内寄存器进行配置，这种方式需要外部主机编程来实现，但是灵活性较好。另外一种方式是将8至10引脚作为配置选择引脚，通过对各引脚进行拉高和拉低，来选择8种既定的典型配置，此方式实现方便，但是灵活性较差。8至10引脚是作为SPI串口输入还是作为配置选择引脚是由26脚PGM接不同电平来决定的。本发明采用第一种方案，用FPGA来设计一个SPI接口，并通过此接口向MAX2769写入控制字来实现MAX2769的配置。
(2)基带信号数字处理模块采用Altera公司的FPGA芯片EP4CE115F23C8N，通过SPI总线接收MAX2769产生的数字中频信号，并提供给通道相关器处理，累加器锁存I/Q信号后触发累加中断；TIC锁存器锁存相关量并触发TIC中断，同时输出PPS秒脉冲。
FPGA在导航***中主要用于GNSS信号处理与控制。其中用于信号处理的相关器是参照GP2021设计的。本实施例中的FPGA中目前实现了32个通道，通道中的GPS相关器的资源占用为750LE通道，在不倍频纯使用LE来实现相关器的同类代码中，已经非常优化。实现功能：本地C/A码的产生；本地载波的产生；中频输入信号与本地C/A码及本地载波的相关。
(3)定位解算模块采用TI公司的定点/浮点数字信号处理器TMS320C6747，主频为300MHz，含有64KB的L1和256KB的L2两级缓冲存储器结构。实现功能：捕获控制和捕获判决；跟踪中的鉴相器和滤波；位同步；帧同步；定位解算。
(4)UART接口电路。本发明中DSP对外有三个串口，由于工作电压的不同，需要配置电压转换芯片才能与标准串行接口设备连接。MAX232芯片和MAX3488ESA芯片是美信(MAXIM)公司专为RS-232和RS-422标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5V单电源供电；其低功耗关断模式可以将功耗减小到5uW以内，特别适合电池供电的***。
北斗/GPS双模星载接收机的导航定位方法，包括以下步骤：
步骤1、有源天线接收导航信号，并进行放大和滤波去噪；
步骤2、射频前端处理模块对去噪后的信号进行下混频、中频滤波、自动增益控制和模数转换，得到数字中频信号；
步骤3、基带信号数字处理模块对数字中频信号进行捕获、跟踪、位同步和帧同步处理，得到导航测量值和导航电文；
捕获处理具体如下：
GPS卫星和GEO卫星的捕获过程中需要判断卫星是否可见及确定可见星的扩频码相位和多普勒频移值得粗估计值。MEO卫星和IGSO卫星因为扩频码上使用NH码做了二次扩频，在确定卫星可见的基础上，还需要确定扩频码相位和NH码相位，因此捕获算法要做一定的特殊处理。传统的时域捕获搜索算法步骤为：
步骤1、设置多普勒频移量，并将本地复制载波与输入信号混频。GPS卫星以L频率作为搜索步长，BDII卫星以2L频率作为搜索步长，当本地载波与输入信号频率相差不超过NHz，则说明完成载波剥离。
步骤2、载波剥离后得到的基带信号与按码搜索步长设置的本地复制码进行相关运算。这样1ms的GPS信号将积分得到2046个半个扩频码码片数据序列，BDII信号将积分得到4092个半个扩频码码片数据序列。其中MEO和IGSO卫星信号因为有NH码进行了二次扩频，需要两个码的码相位，整个二次码可以看做一个长的扩频码。如果相关值达到预定的捕获门限，则说明成功捕获信号，反之，相关器将按码搜索步长改变本地复制码相位，继续对下一个搜索单元进行搜索。
步骤3、如果搜索完全部码相位后仍然未能实现信号捕获，则按频率搜索步长改变多普勒频移量并重复步骤1、步骤2；当搜索完所有的搜索单元后依然没有捕获到卫星信号，则认为未能捕获到该卫星信号，接收机相关通道将转而搜索其他卫星。
为了让接收机能够更快地捕获北斗/GPS卫星信号，减少首次定位时间及提高其他性能，本发明采用了改进的时域搜索算法，具体改进如下：
1)在接收机设计中，利用TI公司的高性能TMS320C6747数字信号处理芯片，它具有300MHz高速处理能力，能够满足接收机的实时高速处理要求；并使用Altera公司的具有高速运算能力的FPGA，具有32通道的相关器，便于采用直接并行硬件运算的方式。这些特点大大缩减接收机对北斗/GPS卫星信号的搜索时间；
2)如果以随机的方式对所有的卫星进行搜索，接收机每次对一卫星搜索，能成功捕获的概率为40％，这将浪费很多的搜索时间。本发明利用卫星历书信息，大体确定各颗卫星此刻在接收机上方的位置，并选出最优的卫星搜索顺序，从而确保了捕获效率；
3)根据以上的传统搜索步长所捕获的信号频率精度为400Hz，该精度的捕获结果将会增加跟踪环路的跟踪时间。为此本发明设计了一个重捕环节，对捕获的结果以40Hz的步长进行再次捕获，减少了接收机捕获、跟踪的总体时间；
4)为了缩短接收机首次定位时间，本发明首先利用32通道共同捕获五颗可见卫星信号，当捕获成功以后，剩下的27个通道再分别捕获一颗卫星信号。这种捕获方法很好的减少接收机的首次定位时间。
本发明的具体搜索步骤如下：
1)设置搜索通道数、首次搜索步长、再次搜索步长；
2)利用卫星历书信息，粗略确定当前各卫星在北斗/GPS接收机上方的位置，利用卫星搜索算法选出最优卫星搜索顺序；
3)所有通道共同捕获最优的五颗可见卫星信号，捕获成功后，剩余的未捕获卫星信号的通道再分别尝试捕获剩余的卫星信号，得到卫星的数字中频信号载波频率，各通道捕获的方法为：按照卫星搜索顺序，根据首次搜索步长捕获所有卫星的数字中频信号，对捕获的结果根据再次搜索步长进行再次捕获，得到卫星的数字中频信号载波频率。
跟踪处理具体如下：
跟踪采用FLL+PLL联合载波跟踪方法，该方法包括码跟踪环和载波跟踪环，整个跟踪环路的结构框图如图7所示。
(2.1)码跟踪环
GNSS接收机基带信号处理模块中的码跟踪环是一种延时锁定环。伪码发生器通过延时电路，复制出三个伪码序列，其中超前码(E码)和滞后码(L码)分别是即时码(P码)超前和滞后半个码片得到的扩频码，将其与中频信号相关以后，码跟踪环通过对E和L两路的相关结果进行鉴相和滤波，并将滤波结果反馈到伪码发生器的NCO(Numerical ControlledOscillator，数控振荡器)中。以此来实现本地伪码与接收信号中的伪码的完全对齐。
玛跟踪环路采用延时锁定环鉴别器进行鉴相，超前、即时、滞后支路上的相关值幅值分别为：
式中，E、P、L分别为超前、即时、滞后支路上的相关值幅值，IE、IP、IL分别为超前、即时、滞后支路上的I路信号，QE、QP、QL分别为超前、即时、滞后支路上的Q路信号。
伪码自相关函数主峰是一个对称的三角形，如果即时码与接收信号伪码相位上保持一致，E和L相等；如果即时码与接收信号伪码相位不一致，则E和L不等，根据E和L两者之间的差异可以反映出即时码和接收信号扩频码的相位差值。本发明采用的鉴相器采用非相干超前减滞后幅值法：
式中，δcp为码相位差异，E、L分别为超前、滞后支路上的相关值幅值。
然后将鉴相结果进行滤波，码跟踪环使用2阶环路数字滤波器，如图8所示，其传递函数为：
式中，K为环路增益，a2为滤波参数，ωn为特征频率。则码跟踪环的***函数为
其中各个参数的值为a2＝1.414，滤波器中的ωn是由其对应滤波器的噪声带宽决定的，其中BL＝0.53ωn。本发明中码环滤波器噪声带宽为1Hz。
(2.2)载波跟踪环
载波跟踪环由锁频环和锁相环两种环路构成，载波跟踪环路对相关结果进行鉴相、鉴频和滤波，并将滤波结果反馈给载波NCO，以此来最终锁定载波的频率和相位。
(a)锁相环：本发明采用的载波跟踪环路锁相环的鉴相器为科斯塔斯(Costas)环，其需要的相位差信息为：
式中，QP(n)，IP(n)分别是即时码支路输出的I路、Q路经过混频滤波和相干积分后的信号。
(b)锁频环：主要是对信号的频率进行锁定，并且其动态范围比所锁相环更宽，能够快速锁定输入信号。
锁频环路的鉴频除了用到了P路当前时刻的相关结果，还用到了上一次P路的相关结果，若设aD(n)R(τ)sinc(feTcoh)为A(n)，则：
其中φe(n)是第n个历元的本地载波与输入信号的相位差，定义点乘Pdot和叉乘Pcross分别为：
载波跟踪环路锁频环的鉴频器的鉴频公式为：
式中，ωe(n)为鉴频器输出误差，t为采样时间。
在捕获刚成功并切换到跟踪状态的时候，尽管采用改进的时域搜索算法提高了精度，但与精确值相比依然存在一定的误差，因此锁频环在载波跟踪环中起主导作用，它将快速的牵入信号。当本地载波的频率与北斗/GPS信号的频率较为接近后，锁相环在载波跟踪环中起主导作用，使本地信号更加精确地与输入信号同步。载波跟踪环使用二阶锁频环辅助三阶锁相环的环路结构，如图9所示。
其中二阶锁频环的传递函数为：
式中，K为环路增益，a2为滤波参数，ωn为特征频率。
三阶锁相环的传递函数为：
式中，K为环路增益，a3、b3为滤波参数，ωn为特征频率。各个参数的值为a3＝1.1，b3＝2.4，滤波器中的ωn是由其对应滤波器的噪声带宽决定的，其中BL＝0.7845ωn。本发明中载波环路滤波器噪声带宽为18Hz。
数据码同步处理具体如下：
(3.1)位同步处理
本发明采用的位同步算法为过零检测法，具体实现步骤如下：比较跟踪结果相邻点的差，即跟踪输出此1ms的输出值与上1ms的输出值的差，如果这个差超过了设定门限，则表明有数据位翻转，同时若此1ms的数据大于零则判断该数据点为1，否则为-1。用这种方法搜索整个数据序列，可以找到所有的数据位翻转位置。其中设定的门限值一般为输出结果的最小期望幅度，同时考虑到信号的强弱变化，此判决门限可以根据信号强度自适应变化。数据位翻转点的间隔在理想的情况下应该是相差20ms或者20ms的倍数，但是总是会有各种误差存在，所以在找到所有的数据位翻转位置后，还有一些概率统计的方法根据数据位翻转周期等固定规律对这些数据翻转位置进行二次判断，最终决定出概率最大的数据翻转的位置。当数据翻转位置确定之后，1000b/s的跟踪输出就可以转化为50b/s的导航电文。具体方法是将数据翻转位之后连续的20个输出点作为1个值。
(3.2)帧同步处理
本发明进行帧同步的目的有两点，第一是找到每个子帧的起始位置，以正确划分导航电文中的30比特长度的字；第二是确定是否存在由于180度相位模糊导致的导航比特反相。
本发明中使用的帧同步算法流程图如图10所示，具体步骤如下：
1)由于每一帧最后两比特固定为“00”，可以利用这个特性来消除180度相位模糊。如果每一帧最后一位“0”，则正确；如果每一帧最后一位“1”，则取反。进入2)；
2)寻找帧头“0x8b”,找不到就更新数据回到1)；找到的话暂时认为帧同步成功，进入3)；
3)将2)中得到的数据帧头作为起始位置对导航比特流进行划分，每30比特组成一个字，通过6个矩阵对TLM和HOW进行奇偶校验，并将HOW中提取的星期数、子帧号与最后两比特进行核对，如果通过验证则帧同步成功，同时可输出导航电文，否则更新数据回到1)。
步骤4、定位解算模块利用导航测量值和导航电文进行定位解算，得到卫星的定位观测值，具体如下：
(4.1)伪距的观测量
将伪距测量转换为时间的测量。接收机中根据卫星发射信号的时间戳得到tSV，结合本地时间tR，计算伪距观测量，具体为：
ρG＝c(tR-tSV)
tSV≈6(Z-1)+Nbit×0.02+NC×0.001+0.9775φC×10-6
式中，ρG为伪距观测量，c为光速，Z为Z计数，Nbit为子帧比特，NC为伪码周期，φC为码片个数，本地时间tR直接由接收机本地时钟提供。
(4.2)卫星位置解算
卫星是在既定轨道上绕着地球运动的，它的位置是时间t的函数，由星历中包含的卫星开普勒轨道参数，计算出卫星轨道的极坐标方程：
式中，(r,v)为卫星所在位置的极坐标，as为卫星轨道的长半径，es为卫星轨道偏心率，E为卫星轨道偏近点角；
(4.3)接收机位置解算
普通接收机在定位计算前需要设置卫星仰角滤角。仰角滤角是一个门限值，任何仰角低于这个滤角值的卫星都将被“过滤”掉而不用于定位计算中。一般来说低仰角卫星信号的大气延时校正误差可能很大，并且它的多路径效应又可能很严重，因而通常认为低仰角卫星对改善定位精度的益处抵不上它所带来的较大测量误差和定位误差的坏处。然而对于星载GNSS接收机来说，低仰角的卫星信号仍能参与计算，且接收机捕获到的卫星仰角可以低于水平线。综合考虑对流层和电离层的高度，本发明的星载北斗/GPS双模星载接收机捕获处理中的仰角滤角设置为-25°，即仰角低于-25°的卫星不参与定位解算。
若设卫星i的坐标为(xi,yi,zi)，接收机到该卫星的伪距为ρi，接收机的坐标(xu,yu,zu)，该卫星时钟与接收机本地时钟钟差为δtui，则有伪距ρi的公式：
其中，对于每一成功捕获的卫星信号，卫星的位置(xi,yi,zi)和卫星与接收机的伪距ρi可以通过导航电文中的信息求得，是已知量。接收机的坐标(xu,yu,zu)和钟差δtu为未知量，若接收机能获取4颗以上的卫星的导航电文，就可以列出四个上述方程，从而解算出接收机的位置。这是传统的单模定位。
双模定位考虑到GPS和北斗导航***两者时间上的误差，并且由于控制段不同，这个误差是不定的，电文中也不会有，所以只能将钟差分别设置为δtuGPS和δtuBDII。采用伪距融合方法将北斗和GPS的伪距观测方程统一处理，得到联立方程组：
为了求解5个未知量需要接收机获取至少5颗卫星的导航电文，列出五个上述方程，从而解算出接收机的位置。
由于方程组是非线性的，本发明采用牛顿迭代及其线性化方法对方程组进行求解，其具体步骤如下：
1)设置方程初始解，迭代前给方程组的5个未知数设定一个初始值，初始值的设置分为两种情况：若是首次定位，则全部设为0；若已经成功定位，则将上一次的结果设置为本次迭代的初始值；
2)线性化方程组，对伪距ρG的公式进行泰勒展开，得：
式中，Δx、Δy、Δz、ΔδtuGPS、ΔδtuBDII为最小二乘法的解；
其中：
将上式写成矩阵形式可得：
其中：
其中，δtu,k-1表示第k-1次迭代求出的钟差，ri(k-1)表示第k-1次迭代求出的接收机与对应卫星的距离，k＝1表示步骤1中设置的初始值；
3)利用最小二乘法公式求解方程组：
4)更新非线性方程组的根：
5)判断牛顿迭代收敛性：每次迭代，3)中的结果会逐渐减小，当矢量长度值小于门限的时候，说明方程组的解已经收敛，则停止迭代，否则重返2)；本发明判断是否收敛的方式为检查此次计算得到的位移向量Δx的长度是否小于预先设定的门限值0.001。一般情况下3至5次迭代即可收敛，最后一次迭代4)的值即为接收机的位置坐标和时钟钟差。
综上，本发明是北斗/GPS双模星载接收机，其可以接收北斗和GPS信号，其兼容性好。而且制造成本低，体积小，适合进行跑车试验，以便对其算法进行及时的验证。通过对两种导航信号的组合，提高了定位的精度。在整个数字基带信号处理的过程中，运算最复杂的就算是捕获跟踪时的相关运算，如果在DSP进行则会占用大量时间和空间，不满足实时性的要求。由于进行相关运算时，相乘的两个值的取值情况是有限的，因此使用FPGA利用查表的方法来实现可以只占用很少的资源，并且可以利用FPGA的多通道特点进行并行捕获，从而加速捕获过程。在捕获和跟踪中，相关运算的后续操作包括大量复杂的数学运算，这部分则由具有强大数学运算能力的DSP进行处理。

Claims (10)

1.一种北斗/GPS双模星载接收机，其特征在于，基于DSP+FPGA，包括4个模块：有源天线、射频前端处理模块、基带信号数字处理模块、定位解算模块：
有源天线将接收到的导航信号转变为电流信号，经低噪声放大器对信号进行放大，经带通滤波器提高信噪比后，进入射频前端；
射频前端处理模块对卫星信号进行下混频、中频滤波、自动增益控制和模数转换，最终得到数字中频信号；
基带信号数字处理模块对数字中频信号进行捕获、跟踪、位同步和帧同步处理，得到导航测量值和导航电文；
定位解算模块利用导航测量值和导航电文进行定位解算，最终得到用户的卫星信息，获取定位观测值。
2.根据权利要求1所述的北斗/GPS双模星载接收机，其特征在于，所述有源天线采用带有高频低噪放大器、带通滤波器的结构。
3.根据权利要求1所述的北斗/GPS双模星载接收机，其特征在于，所述射频前端处理模块采用型号为MAX2769的GNSS接收机芯片，其晶振为16.369MHz。
4.根据权利要求1所述的北斗/GPS双模星载接收机，其特征在于，所述基带信号数字处理模块采用Altera公司的FPGA芯片EP4CE115F23C8N，其晶振为16.369MHz。
5.根据权利要求1所述的北斗/GPS双模星载接收机，其特征在于，所述定位解算模块采用TI公司的定点/浮点数字信号处理器TMS320C6747，其晶振为24MHz。
6.一种适用于权利要求1-5任意一项所述北斗/GPS双模星载接收机的导航定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、有源天线接收导航信号，并进行放大和滤波去噪；
步骤2、射频前端处理模块对去噪的信号进行下混频、中频滤波、自动增益控制和模数转换，得到数字中频信号；
步骤3、基带信号数字处理模块对数字中频信号进行捕获、跟踪、位同步和帧同步处理，得到导航测量值和导航电文；
步骤4、定位解算模块利用导航测量值和导航电文进行定位解算，得到卫星的定位观测值。
7.根据权利要求6所述的北斗/GPS双模星载接收机导航定位方法，其特征在于，步骤3采用改进的时域搜索算法进行捕获，具体方法如下：
1)设置搜索通道数、首次搜索步长、再次搜索步长；
2)利用卫星历书信息，粗略确定当前各卫星在北斗/GPS接收机上方的位置，利用卫星搜索算法选出最优卫星搜索顺序；
3)所有通道共同捕获最优的五颗可见卫星信号，捕获成功后，剩余的未捕获卫星信号的通道再分别尝试捕获剩余的卫星信号，得到卫星的数字中频信号载波频率，各通道捕获的具体方法为：按照卫星搜索顺序，根据首次搜索步长捕获所有卫星的数字中频信号，对捕获的结果根据再次搜索步长进行再次捕获，得到卫星的数字中频信号载波频率。
8.根据权利要求6所述的北斗/GPS双模星载接收机导航定位方法，其特征在于，步骤3采用FLL+PLL联合载波跟踪方法进行跟踪。
9.根据权利要求6所述的北斗/GPS双模星载接收机导航定位方法，其特征在于，步骤4解算卫星信息的具体方法为：
步骤4.1、利用导航电文的卫星发射信号时间戳得到tSV，结合本地时间tR，计算伪距观测量，具体为：
ρG＝c(tR-tSV)
tSV≈6(Z-1)+Nbit×0.02+NC×0.001+0.9775φC×10-6
式中，ρG为伪距观测量，c为光速，Z为Z计数，Nbit为子帧比特，NC为伪码周期，φC为码片个数；
步骤4.2、利用导航电文中星历包含的卫星开普勒轨道参数解算卫星的位置，卫星轨道的极坐标方程为：
<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>a</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>e</mi> <mi>s</mi> </msub> <mi>cos</mi> <mi>E</mi> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mi>v</mi> <mo>=</mo> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msqrt> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>e</mi> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </msqrt> <mi>sin</mi> <mi>E</mi> </mrow> <mrow> <mi>cos</mi> <mi>E</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>e</mi> <mi>s</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
式中，(r,v)为卫星所在位置的极坐标，as为卫星轨道的长半径，es为卫星轨道偏心率，E为卫星轨道偏近点角；
步骤4.3、分别构建捕获卫星的伪距方程，具体为：
<mrow> <msub> <mi>&amp;rho;</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>x</mi> <mi>u</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>y</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>y</mi> <mi>u</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>z</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>z</mi> <mi>u</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;delta;t</mi> <mi>u</mi> </msub> </mrow>
式中，(xi,yi,zi)表示第i个卫星的位置，ρi为该卫星与接收机的伪距，(xu,yu,zu)为接收机的坐标，δtu为该北斗或GPS卫星与本地时钟的钟差；
步骤4.4、采用伪距融合方法将北斗和GPS的伪距观测方程统一处理，得到联立方程组，具体为：
<mrow> <msub> <mi>&amp;rho;</mi> <mrow> <mi>G</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>x</mi> <mi>u</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>y</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>y</mi> <mi>u</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>z</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>z</mi> <mi>u</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;delta;t</mi> <mrow> <mi>u</mi> <mi>G</mi> <mi>P</mi> <mi>S</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;delta;t</mi> <mrow> <mi>u</mi> <mi>B</mi> <mi>D</mi> <mi>I</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> </mrow>
式中，δtuGPS为GPS的钟差，δtuBDII为北斗的钟差；
步骤4.5、求解方程即得卫星的定位观测值，即接收机的坐标、北斗和GPS的钟差。
10.根据权利要求9所述的北斗/GPS双模星载接收机导航定位方法，其特征在于，利用牛顿迭代法求解联立方程组。
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