CN108415044B - 一种处理***、处理方法和gnss接收设备 - Google Patents

一种处理***、处理方法和gnss接收设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种处理***，所述处理***由一个处理器执行，包括：GNSS跟踪逻辑单元，用于控制基带模块对GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪，并提取所述GNSS卫星信号的观测值、导航电文、卫星时钟和星历；GNSS解算逻辑单元，用于根据所述观测值、所述导航电文、所述卫星时钟和所述星历计算出GNSS定位、定速和定时结果；GNSS应用逻辑单元，用于运行基于GNSS位置的行业应用软件。本发明提高的处理***可降低处理***功耗，提高处理效率，减少GNSS接收设备的硬件体积，此外本发明还提供了一种处理方法和GNSS接收设备。

Description

一种处理***、处理方法和GNSS接收设备
技术领域
本发明涉及网络安全技术领域，特别涉及一种处理***、处理方法和GNSS接收设备。
背景技术
目前，现有的GNSS接收设备主要由GNSS接收板卡、应用CPU及其他外设组成，应用CPU通过串口、USB口或以太网口等接口与GNSS接收板卡连接，以获取GNSS接收板卡的数据和解算结果。
发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术至少存在如下缺点：
针对不同的应用CPU的通信接口，GNSS接收板卡需采用对应的通信接口，因此，通常会为板卡设计所有通信接口，以使板卡通用化，这导致板卡体积过大，不利于实现GNSS接收设备的便携化，且切换不同接口需要更改***整体的数据传输速率，增加了设计复杂度；而没有通用化的板卡则只能针对一种应用CPU通信接口，灵活性不强。
发明内容
本发明提出一种处理***、处理方法和GNSS接收设备，可降低处理***功耗，提高处理效率，减少GNSS接收设备的硬件体积。
本发明一方面提供了一种处理***，所述处理***由一个处理器执行，包括：
GNSS跟踪逻辑单元，用于控制基带模块对GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪，并提取所述GNSS卫星信号的观测值、导航电文、卫星时钟和星历；
GNSS解算逻辑单元，用于根据所述观测值、所述导航电文、所述卫星时钟和所述星历计算出GNSS定位、定速和定时结果；
GNSS应用逻辑单元，用于运行基于GNSS位置的行业应用软件。
在一种可选的实施方式中，所述GNSS跟踪逻辑单元的进程优先级高于所述GNSS解算逻辑单元的进程优先级；所述GNSS解算逻辑单元的进程优先级高于所述GNSS应用逻辑单元的进程优先级。
在一种可选的实施方式中，所述处理***集中运行在一个处理器上，这个处理器具有多个计算内核或较高运行速度；所述GNSS跟踪逻辑单元被配置为高优先级执行。
在一种可选的实施方式中，所述处理***还包括进程管理单元，用于在所述处理器运行过程中管理进程优先级与检测计算内核的处理压力值。
在一种可选的实施方式中，所述GNSS跟踪逻辑单元还具体用于：
向所述进程管理单元获取用于执行所述GNSS跟踪逻辑单元的计算内核的处理压力值，作为第一处理压力值；
判断所述第一处理压力值是否超过预设值；
当判定所述第一处理压力值小于或等于所述预设值时，将所述GNSS卫星信号的载波与本地信号的载波相乘，将所述GNSS卫星信号的伪码与本地信号的伪码相乘，以得到载波差频信号和伪码差频信号；
分别对所述载波差频信号和伪码差频信号进行鉴相运算，以得到所述GNSS卫星信号与本地信号的载波相位差和伪码相位差；
根据所述载波相位差和所述伪码相位差对所述本地信号的相位进行调整，以实现对所述GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪；
当判定所述第一处理压力值超过预设值时，根据预测误差值对所述本地信号的相位进行调整，以实现对所述GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪。
本发明另一方面还提供一种处理方法，所述处理方法由一个处理器执行，包括：
GNSS跟踪步骤：控制基带模块对GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪，并提取所述GNSS卫星信号的观测值、导航电文、卫星时钟和星历；
GNSS解算步骤：根据所述观测值、所述导航电文、所述卫星时钟和所述星历计算出GNSS定位、定速和定时结果；
GNSS应用步骤：运行基于GNSS位置的行业应用软件。
在一种可选的实施方式中，所述GNSS跟踪步骤的进程优先级高于所述GNSS解算步骤的进程优先级；所述GNSS解算步骤的进程优先级高于所述GNSS应用步骤的进程优先级。
在一种可选的实施方式中，所述处理方法还包括：在所述处理器运行过程中管理进程优先级与检测计算内核的处理压力值。
在一种可选的实施方式中，所述处理方法还包括：
向所述进程管理单元获取用于执行所述GNSS跟踪步骤的计算内核的处理压力值，作为第一处理压力值；
判断所述第一处理压力值是否超过预设值；
当判定所述第一处理压力值小于或等于所述预设值时，将所述GNSS卫星信号的载波与本地信号的载波相乘，将所述GNSS卫星信号的伪码与本地信号的伪码相乘，以得到载波差频信号和伪码差频信号；
分别对所述载波差频信号和伪码差频信号进行鉴相运算，以得到所述GNSS卫星信号与本地信号的载波相位差和伪码相位差；
根据所述载波相位差和所述伪码相位差对所述本地信号的相位进行调整，以实现对所述GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪；
当判定所述第一处理压力值超过预设值时，根据预测误差值对所述本地信号的相位进行调整，以实现对所述GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪
本发明另一方面还提供一种GNSS接收设备，所述GNSS接收设备包括基带模块、射频模块和如上述任一实施例所述的处理***；
所述射频模块用于接收GNSS卫星信号并将所述GNSS卫星信号发送至所述基带模块。
相对于现有技术，本发明具有如下突出的有益效果：本发明提供了一种处理***、处理方法和GNSS接收设备，其中，所述处理***由一个处理器执行，包括：GNSS跟踪逻辑单元，用于控制基带模块对GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪，并提取所述GNSS卫星信号的观测值、导航电文、卫星时钟和星历；GNSS解算逻辑单元，用于根据所述观测值、所述导航电文、所述卫星时钟和所述星历计算出GNSS定位、定速和定时结果；GNSS应用逻辑单元，用于运行基于GNSS位置的行业应用软件。本发明通过将GNSS跟踪控制、解算和应用集成于在同一处理器中运行，避免了不同应用CPU的接口兼容问题，通过芯片内部传输，提高数据处理效率，有利于软件的统一管理，且减少了GNSS接收设备的体积，利于实现GNSS接收设备的便携化，无需采用不同处理器执行所述处理方法，降低了物料成本和硬件功耗。
附图说明
图1是本发明提供的处理***的第一实施例的结构示意图；
图2是本发明提供的处理方法的第一实施例的流程示意图；
图3是本发明提供的GNSS接收设备的第一实施例的结构示意图；
图4是本发明提供的GNSS接收设备的优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明提供的处理***的第一实施例的结构示意图，如图1所示，所述处理***由一个处理器执行；所述处理***1包括GNSS跟踪逻辑单元201、GNSS解算逻辑单元202和GNSS应用逻辑单元203；
所述GNSS跟踪逻辑单元201用于控制基带模块对GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪，并提取所述GNSS卫星信号的观测值、导航电文、卫星时钟和星历；
所述GNSS解算逻辑单元202用于根据所述观测值、所述导航电文、所述卫星时钟和所述星历计算出GNSS定位、定速和定时结果；
所述GNSS应用逻辑单元203用于运行基于GNSS位置的行业应用软件。
需要说明的是，GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星***)是泛指所有的卫星导航***，包括全球的、区域的和增强的。例如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航***；相关的增强***有美国的WAAS(广域增强***)、欧洲的EGNOS(欧洲静地导航重叠***)和日本的MSAS(多功能运输卫星增强***)等；另外，GNSS还涵盖了以后要建设的其他卫星导航***。
所述观测值包括卫星信号的伪距、多普勒频移和载波相位等观测值。
即通过将GNSS跟踪控制、解算和应用集成于在同一处理器中运行，避免了不同应用CPU的接口兼容问题，通过芯片内部传输，提高数据处理效率，有利于软件的统一管理，且减少了GNSS接收设备的体积，利于实现GNSS接收设备的便携化，无需采用不同处理器执行所述处理方法，降低了物料成本和硬件功耗。
在一种可选的实施方式中，所述基于GNSS位置的行业应用软件为测绘行业的应用软件；所述行业应用软件运行时可实现测绘行业的数据采集、放样、GIS属性采集。
在一种可选的实施方式中，所述GNSS跟踪逻辑单元的进程优先级高于所述GNSS解算逻辑单元的进程优先级；所述GNSS解算逻辑单元的进程优先级高于所述GNSS应用逻辑单元的进程优先级。
在一种可选的实施方式中，所述GNSS跟踪逻辑单元的线程优先级高于所述GNSS解算逻辑单元的线程优先级；所述GNSS解算逻辑单元的线程优先级高于所述GNSS应用逻辑单元的线程优先级。
需要说明的是，线程，有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP)，是程序执行流的最小单元。
即通过设置GNSS跟踪逻辑单元的优先级高于GNSS解算逻辑单元和GNSS应用逻辑单元，保证了GNSS跟踪的实时性；通过设置GNSS应用逻辑单元的优先级低于GNSS解算逻辑单元，实现GNSS解算优先于GNSS应用，提高GNSS解算效率。
在一种可选的实施方式中，所述GNSS跟踪逻辑单元还具体用于控制基带模块对所述GNSS卫星信号进行载波解调和伪码解扩，以得到所述GNSS卫星信号的载波和伪码。
在一种可选的实施方式中，所述处理***集中运行在一个处理器上，这个处理器具有多个计算内核或较高运行速度；所述GNSS跟踪逻辑单元被配置为高优先级执行。
即通过将所述GNSS跟踪逻辑单元被配置为高优先级执行，提高GNSS跟踪逻辑单元的处理效率，提高GNSS跟踪的实时性。
在一种可选的实施方式中，所述处理***还包括进程管理单元，用于在所述处理器运行过程中管理进程优先级与检测计算内核的处理压力值。
在一种可选的实施方式中，所述GNSS跟踪逻辑单元还具体用于：
向所述进程管理单元获取用于执行所述GNSS跟踪逻辑单元的计算内核的处理压力值，作为第一处理压力值；
判断所述第一处理压力值是否超过预设值；
当判定所述第一处理压力值小于或等于所述预设值时，将所述GNSS卫星信号的载波与本地信号的载波相乘，将所述GNSS卫星信号的伪码与本地信号的伪码相乘，以得到载波差频信号和伪码差频信号；
分别对所述载波差频信号和伪码差频信号进行鉴相运算，以得到所述GNSS卫星信号与本地信号的载波相位差和伪码相位差；
根据所述载波相位差和所述伪码相位差对所述本地信号的相位进行调整，以实现对所述GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪；
当判定所述第一处理压力值超过预设值时，根据预测误差值对所述本地信号的相位进行调整，以实现对所述GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪。
需要说明的是，计算内核的处理压力值用于表示计算内核是否空闲；处理压力值越低，则计算内核越空闲。
即根据计算内核的处理压力值来确定对所述GNSS卫星信号的载波和伪码进行环路跟踪的方式，当判定所述第一处理压力值超过预设值时，根据预测误差值对所述本地信号的相位进行调整，便于在计算内核压力大时实现快速跟踪；当判定所述第一处理压力值小于或等于所述预设值时，则通过计算所述载波相位差和所述伪码相位差，并根据所述载波相位差和所述伪码相位差对所述本地信号的相位进行调整，充分利用处理资源，提高跟踪的准确性。
在一种可选的实施方式中，所述GNSS跟踪逻辑单元还具体用于：在得到所述GNSS卫星信号与本地信号的载波相位差和伪码相位差后，使用所述载波相位差和所述伪码相位差更新所述预测误差值。
即通过使用所述载波相位差和所述伪码相位差更新所述预测误差值，不断调整预测误差值，减小预测误差值与实际误差值(当次的载波相位差和伪码相位差)之间的偏差，使得当判定所述第一处理压力值超过预设值时仍能够根据预测误差值对所述本地信号的相位进行快速调整。
参见图2，其是本发明提供的处理方法的第一实施例的流程示意图；如图2所示，所述处理方法由一个处理器执行，包括：
S401：GNSS跟踪步骤：控制基带模块对GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪，并提取所述GNSS卫星信号的观测值、导航电文、卫星时钟和星历；
S402：GNSS解算步骤：根据所述观测值、所述导航电文、所述卫星时钟和所述星历计算出GNSS定位、定速和定时结果；
S403：GNSS应用步骤：运行基于GNSS位置的行业应用软件。
在一种可选的实施方式中，所述GNSS跟踪步骤的进程优先级高于所述GNSS解算步骤的进程优先级；所述GNSS解算步骤的进程优先级高于所述GNSS应用步骤的进程优先级。
在一种可选的实施方式中，所述处理方法还包括：在所述处理器运行过程中管理进程优先级与检测计算内核的处理压力值。
在一种可选的实施方式中，所述处理方法还包括：
向所述进程管理单元获取用于执行所述GNSS跟踪步骤的计算内核的处理压力值，作为第一处理压力值；
判断所述第一处理压力值是否超过预设值；
当判定所述第一处理压力值小于或等于所述预设值时，将所述GNSS卫星信号的载波与本地信号的载波相乘，将所述GNSS卫星信号的伪码与本地信号的伪码相乘，以得到载波差频信号和伪码差频信号；
分别对所述载波差频信号和伪码差频信号进行鉴相运算，以得到所述GNSS卫星信号与本地信号的载波相位差和伪码相位差；
根据所述载波相位差和所述伪码相位差对所述本地信号的相位进行调整，以实现对所述GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪；
当判定所述第一处理压力值超过预设值时，根据预测误差值对所述本地信号的相位进行调整，以实现对所述GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪。
参见图3，其是本发明提供的GNSS接收设备的第一实施例的结构示意图；如图3所示，本发明还提供GNSS接收设备的第一实施例；所述GNSS接收设备包括基带模块6、射频模块2和如上述任一实施例所述的处理***1；
所述射频模块用于接收GNSS卫星信号并将所述GNSS卫星信号发送至所述基带模块。
即通过将GNSS跟踪控制、解算和应用集成于在同一处理器中运行，避免了不同应用CPU的接口兼容问题，通过芯片内部传输，提高数据处理效率，有利于软件的统一管理，且减少了GNSS接收设备的体积，利于实现GNSS接收设备的便携化，无需采用不同处理器执行所述处理方法，降低了物料成本和硬件功耗。
具体地，所述射频模块用于从所述GNSS卫星信号中分离出数字中频信号，并将所述数字中频信号发送至所述基带模块；所述GNSS跟踪逻辑单元具体用于控制基带模块对所述数字中频信号的载波和伪码进行跟踪，并提取所述数字中频信号的观测值、导航电文、卫星时钟和星历。
在一种可选的实施方式中，所述射频模块包括天线；所述天线为多频天线。
在一种可选的实施方式中，所述GNSS接收设备还包括蓝牙模块和WiFi模块；所述处理***还包括第一数据接口和第二数据接口；
所述第一数据接口与所述蓝牙模块连接；所述第二数据接口与所述WiFi模块连接。
在一种可选的实施方式中，所述GNSS接收设备还包括存储器；所述处理***还包括第三数据接口；所述第三数据接口与所述存储器连接。
在一种可选的实施方式中，所述GNSS接收设备还包括电源模块；所述电源模块包括电池。
参见图4，其是本发明提供的GNSS接收设备的优选实施例的结构示意图；如图4所述，所述GNSS接收设备包括存储器3、射频模块2、蓝牙(BT，Bluetooth)模块4、WiFi(Wireless Fidelity，基于IEEE 802.11b标准的无线局域网)模块5、基带模块6和如上述任一实施例所述的处理***1；所述处理***1还包括第一数据接口(图2未示出)、第二数据接口(图2未示出)、第三数据接口(图2未示出)；
所述射频模块2用于接收GNSS卫星信号并从所述GNSS卫星信号中分离出数字中频信号，并将所述数字中频信号发送至所述基带模块；
所述第一数据接口与所述蓝牙模块连接；所述第二数据接口与所述WiFi模块连接；所述第三数据接口与所述存储器连接。
即通过采用集成了GNSS跟踪控制、解算和应用的处理***，避免了不同应用CPU的接口兼容问题，通过芯片内部传输，提高数据处理效率，有利于软件的统一管理，且减少了GNSS设备体积，利于实现GNSS接收设备的便携化，降低了物料成本和硬件功耗。
在一种可选的实施方式中，所述蓝牙模块为可插拔蓝牙模块；所述第一数据接口为USB数据接口。
即通过可插拔蓝牙模块，便于实现GNSS接收设备的小型化。
在一种可选的实施方式中，所述WiFi模块为可插拔WiFi模块；所述第二数据接口为USB数据接口。
即通过可插拔WiFi模块，便于实现GNSS接收设备的小型化。
在一种可选的实施方式中，所述处理***还包括第一USB数据接口；所述GNSS接收设备还包括可插拔温度传感器；所述可插拔温度传感器包括温度探头、模数转换器、并串转换接口和第二USB数据接口；所述温度探头的输出端与所述模数转换器的输入端连接；所述模数转换器通过并串转换接口连接至所述第二USB数据接口；所述第二USB数据接口用于与所述第一USB数据接口连接。
即通过所述可插拔温度传感器，便于实现GNSS接收设备的小型化。
在一种可选的实施方式中，所述GNSS接收设备还包括电源模块；所述电源模块包括电池。
即通过电池供电，便于实现GNSS接收设备的小型化。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种处理***，其特征在于，所述处理***由一个处理器执行，包括：
GNSS跟踪逻辑单元，用于控制基带模块对GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪，并提取所述GNSS卫星信号的观测值、导航电文、卫星时钟和星历；
GNSS解算逻辑单元，用于根据所述观测值、所述导航电文、所述卫星时钟和所述星历计算出GNSS定位、定速和定时结果；
GNSS应用逻辑单元，用于运行基于GNSS位置的行业应用软件；
进程管理单元，用于在所述处理器运行过程中管理进程优先级与检测计算内核的处理压力值；
所述GNSS跟踪逻辑单元还具体用于：
向所述进程管理单元获取用于执行所述GNSS跟踪逻辑单元的计算内核的处理压力值，作为第一处理压力值；
判断所述第一处理压力值是否超过预设值；
当判定所述第一处理压力值小于或等于所述预设值时，将所述GNSS卫星信号的载波与本地信号的载波相乘，将所述GNSS卫星信号的伪码与本地信号的伪码相乘，以得到载波差频信号和伪码差频信号；
分别对所述载波差频信号和伪码差频信号进行鉴相运算，以得到所述GNSS卫星信号与本地信号的载波相位差和伪码相位差；
根据所述载波相位差和所述伪码相位差对所述本地信号的相位进行调整，以实现对所述GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪；
当判定所述第一处理压力值超过预设值时，根据预测误差值对所述本地信号的相位进行调整，以实现对所述GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪。
2.如权利要求1所述的处理***，其特征在于，所述GNSS跟踪逻辑单元的进程优先级高于所述GNSS解算逻辑单元的进程优先级；所述GNSS解算逻辑单元的进程优先级高于所述GNSS应用逻辑单元的进程优先级。
3.如权利要求2所述的处理***，其特征在于，所述处理***集中运行在一个处理器上，这个处理器具有多个计算内核或较高运行速度；所述GNSS跟踪逻辑单元被配置为高优先级执行。
4.一种处理方法，其特征在于，所述处理方法由一个处理器执行，包括：
GNSS跟踪步骤：控制基带模块对GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪，并提取所述GNSS卫星信号的观测值、导航电文、卫星时钟和星历；
GNSS解算步骤：根据所述观测值、所述导航电文、所述卫星时钟和所述星历计算出GNSS定位、定速和定时结果；
GNSS应用步骤：运行基于GNSS位置的行业应用软件；
在所述处理器运行过程中管理进程优先级与检测计算内核的处理压力值；
所述处理方法还包括：
向进程管理单元获取用于执行所述GNSS跟踪步骤的计算内核的处理压力值，作为第一处理压力值；
判断所述第一处理压力值是否超过预设值；
当判定所述第一处理压力值小于或等于所述预设值时，将所述GNSS卫星信号的载波与本地信号的载波相乘，将所述GNSS卫星信号的伪码与本地信号的伪码相乘，以得到载波差频信号和伪码差频信号；
分别对所述载波差频信号和伪码差频信号进行鉴相运算，以得到所述GNSS卫星信号与本地信号的载波相位差和伪码相位差；
根据所述载波相位差和所述伪码相位差对所述本地信号的相位进行调整，以实现对所述GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪；
当判定所述第一处理压力值超过预设值时，根据预测误差值对所述本地信号的相位进行调整，以实现对所述GNSS卫星信号的载波和伪码进行跟踪。
5.如权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述GNSS跟踪步骤的进程优先级高于所述GNSS解算步骤的进程优先级；所述GNSS解算步骤的进程优先级高于所述GNSS应用步骤的进程优先级。
6.一种GNSS接收设备，其特征在于，所述GNSS接收设备包括基带模块、射频模块和如权利要求1-3任一项所述的处理***；
所述射频模块用于接收GNSS卫星信号并将所述GNSS卫星信号发送至所述基带模块。
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