CN206133005U - 一种基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置 - Google Patents
一种基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置，主体结构射频前端和SoC***部分两部分，该接收装置的信号基带处理部分采用FPGA内嵌Nios II 32位精简指令集嵌入式处理器单芯片技术，减少卫星导航***接收装置的布线复杂度和占用面积，程序调试过程可以借助Altera提供的仿真工具，方便程序调试、降低测试的难度、缩短验证的时间，利于查找设计缺陷、减缩短产品开发周期；减少PCB板占用面积、降低卫星导航***接收装置的生产成本，使整个卫星导航***接收装置的体积变小，利于卫星导航***接收装置小型化，并方便携带；减少芯片数量的同时，也减少了电子元件的数量，降低整个卫星导航***接收装置的功耗，利于实现卫星导航***接收装置的低功耗。
Description
技术领域
本实用新型属于卫星导航领域，特别涉及一种基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置。
背景技术
北斗卫星导航***（BDS）是中国自主研发、独立运行的全球卫星导航***，该***分为两代，即北斗一代和北斗二代***，到目前为止，初步建成覆盖国内及亚大地区的区域性无源卫星导航***，并计划通过发射35颗北斗导航卫星来实现全球性无源卫星导航***，拟于2020年前建成这一庞大星座，北斗二代导航***无论是导航方式，还是覆盖范围都和美国GPS（Global Positioning System，即全球定位***）有很多相似之处，但是保留了北斗一代的双向位置报告、短报文通信功能，这也是北斗和其它GNSS（Global NavigationSatellite System，即全球卫星导航***）竞争的一个优势。
目前国内外基于SoC（System on Chip，称为芯片级***，也称片上***）的嵌入式***已经在其他许多领域得到了广泛的应用，而目前卫星导航接收机主要是基于采用ASIC（Application Specific Integrated Circuit，即专用集成电路）、DSP（Digital SignalProcessor，即数字信号处理器）+FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列）和ARM（Acorn推出的精简指令集微处理器）+FPGA等形式。很少采用基于SoC形式的卫星导航接收机。
在卫星导航应用领域，目前为止世界上应用最广泛的是 GPS 接收机，GPS 接收机多种多样，军用与民用，导航、测地与授时，单***与多***兼容机，单频与多频，***与***，序贯、多路复用与并行多通道，低动态、中动态与高动态，以及手持、车载、机载、弹载、星载等等，不胜枚举，目前的 GPS 接收机已经实现了多通道、数字化和芯片化，目前，随着电子器件性能的提高、成本的降低、体积和功耗的减小，数字化、小型化的多***兼容的接收机将为卫星导航接收机技术的发展主要方向之一
在我国卫星导航产业链中，目前缺少的关键技术和产品是接收机芯片制造、接收机算法研究、核
心软件开发、广域高精度差分定位***的建立、星基航空导航***的形成及其他关键技术。一方面，国外对接收机核心技术都采取严格限制甚至保密，而且公开发表的技术文献也很少，这在很大程度上制约了GNSS 卫星应用领域的发展，更不利于我国 GNSS设备的自主研制及其应用；另一方面，虽然国内已经出现自主研制的卫星导航接收机，但其绝大部分还是基于GPS的，并且大多基带信号处理采用多芯片技术（DSP+FPGA和ARM+FPGA等双芯片形式为主）。
现有接收装置存在一下的缺点：
1. 由于采用多个芯片，使布线的复杂度和占用面积过大，程序的调试过程无法同步观察，导致调试过程复杂与繁碎，这就势必会增加研发卫星导航***接收装置的测试与验证的难度和时间，不利于缩短产品开发周期；
2. 由于采用多个芯片，使PCB板面积的增加，势必会增加卫星导航***接收装置生产的成本，还会影响整个卫星导航***接收装置设备体积，不利于实现卫星导航***接收装置的小型化，且不利于携带；
3. 由于采用多个芯片，势必会整个卫星导航***接收装置的功耗也会增大，不利于实现卫星导航***接收装置低功耗。
采用基于FPGA（Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）逻辑单元的Nios II（Altera推出的32位精简指令集嵌入式处理器）处理器实现卫星导航接收机的基带信号处理。
实用新型内容
针对上述技术的不足，本实用新型一种基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置，采用单芯片技术：
第一，采用单芯片技术，有效降低卫星导航***接收装置的布线复杂度和占用面积，程序调试过程可以借助Altera提供的工具，降低测试的难度、缩短验证的时间，利于查找设计缺陷、缩短卫星导航***接收装置开发周期；
第二，采用单芯片技术，有效减小PCB板的面积、降低卫星导航***接收装置生产的成本，使整个卫星导航***接收装置的体积变小，利于卫星导航***接收装置的携带和小型化；
第三，采用单芯片技术，由于芯片数量减少，相应的电子元件也会减少，有效降低整个卫星导航***接收装置的功耗，利于实现卫星导航***接收装置的低功耗。
实现本实用新型目的的技术方案是：
一种基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置，包括射频前端和SoC***部分，它由射频前端和SoC***部分相互连接组成，
射频前端包括右旋圆极化天线、射频处理单元和高速ADC（Analog to DigitalConverter，模数转换器）；
SoC***部分包括SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）控制接口、高速ADC数据采样接口、信号捕获、信号跟踪、时间基准、地址与数据访问接口、嵌入式***单元（Altera Nios II）、串口和锁相环。
所述的射频前端的右旋圆极化天线、射频处理单元和高速ADC依次连接；
所述的SoC***部分的锁相环与SPI控制接口、高速ADC数据采样接口、时间基准、地址与数据访问接口、嵌入式***单元和串口分别连接；
高速ADC数据采样接口和时间基准分别与信号捕获、信号跟踪相连接，
信号捕获、信号跟踪还与地址与数据访问接口连接，
地址与数据访问接口与嵌入式***单元连接，
嵌入式***单元与串口连接。
所述的射频前端作用是接收卫星信号，对信号进行前置滤波和放大后，对接收的信号进行下变频为中频信号，并经过高速ADC转换后将中频信号转换成离散时间的数字中频信号。
所述的SoC***部分的作用是控制射频前端的时钟频率，实现对信号的捕获、跟踪、位同步与帧同步、伪距测量和解调卫星导航电文数据，以便对卫星导航电文数据进行分析，并实现精确定位。
所述的射频前端的射频处理单元与SoC***部分的SPI控制接口连接。
有益效果
本实用新型提供了一种基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置，信号基带处理部分采用FPGA内嵌Nios II 32位精简指令集嵌入式处理器单芯片技术，降低布线的复杂度和占用面积，程序调试过程可以借助Altera提供的工具，程序调试方便，有效降低测试的难度和验证的时间，利于查找设计缺陷、缩短产品开发周期；减少PCB板面积、降低卫星导航***接收装置的生产成本，使整个卫星导航***接收装置的体积变小，利于卫星导航***接收装置的小型化，以方便携带；减少芯片数量的同时，减少了电子元件的数量，降低整个卫星导航***接收装置的功耗，利于实现卫星导航***接收装置的低功耗。
附图说明
图1 卫星导航***接收装置***架构图。
图中 1射频前端，2 SoC***部分，3 右旋圆极化天线，4 射频处理单元，5高速ADC，6 SPI控制接口，7 高速ADC数据采样接口，8 信号捕获，9 信号跟踪，10 时间基准，11地址与数据访问接口，12嵌入式***单元（Altera Nios II），13 串口，14 锁相环。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。
实施例
如图1所示：
一种基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置，包括射频前端1和SoC***部分2，它由射频前端1和SoC***部分2相互连接组成，
射频前端1包括右旋圆极化天线3、射频处理单元4和高速ADC5，
SoC***部分2包括SPI控制接口6、高速ADC数据采样接口7、信号捕获8、信号跟踪9、时间基准10、地址与数据访问接口11、嵌入式***单元12、串口13和锁相环14，
所述的射频前端1的右旋圆极化天线3和射频处理单元4和高速ADC5依次连接；
所述的SoC***部分2的锁相环14与SPI控制接口6、高速ADC数据采样接口7、时间基准10、地址与数据访问接口11、嵌入式***单元12和串口13分别连接；
高速ADC数据采样接口7和时间基准10分别与信号捕获8、信号跟踪9相连接，
信号捕获8、信号跟踪9还与地址与数据访问接口11连接，
地址与数据访问接口11与嵌入式***单元12连接，
嵌入式***单元12与串口13连接。
所述的射频前端1作用是接收卫星信号，对信号进行前置滤波和放大后，对接收的信号进行下变频为中频信号，并经过高速ADC5转换后将中频信号转换成离散时间的数字中频信号。
所述的SoC***部分2的作用是控制射频前端的时钟频率，实现对信号的捕获、跟踪、位同步与帧同步、伪距测量和解调卫星导航电文数据，以便对卫星导航电文数据进行分析，并实现精确定位。
所述的射频前端1的射频处理单元4与SoC***部分2的SPI控制接口6相连接。
Claims (6)
1.一种基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置，其特征在于，包括射频前端和SoC***部分，射频前端和SoC***部分相互连接；
射频前端包括右旋圆极化天线、射频处理单元和高速ADC；
SoC***部分包括SPI控制接口、高速ADC数据采样接口、信号捕获、信号跟踪、时间基准、地址与数据访问接口、嵌入式***单元、串口和锁相环。
2.根据权利要求1所述的基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置，其特征在于，所述的射频前端的右旋圆极化天线、射频处理单元和高速ADC依次连接。
3.根据权利要求1所述的基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置，其特征在于，所述的SoC***部分的锁相环与SPI控制接口、高速ADC数据采样接口、时间基准、地址与数据访问接口、嵌入式***单元和串口分别连接；
高速ADC数据采样接口和时间基准分别与信号捕获、信号跟踪相连接，
信号捕获、信号跟踪还与地址与数据访问接口连接，
地址与数据访问接口与嵌入式***单元连接，
嵌入式***单元与串口连接。
4.根据权利要求1所述的基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置，其特征在于，所述的射频前端作用是接收卫星信号，对信号进行前置滤波和放大后，对接收的信号进行下变频为中频信号，并经过高速ADC转换后将中频信号转换成离散时间的数字中频信号。
5.根据权利要求1所述的基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置，其特征在于，所述的SoC***部分的作用是控制射频前端的时钟频率，实现对信号的捕获、跟踪、位同步与帧同步、伪距测量和解调卫星导航电文数据，以便对卫星导航电文数据进行分析，并实现精确定位。
6.根据权利要求1所述的基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置，其特征在于，所述的射频前端的射频处理单元与SoC***部分的SPI控制接口连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621088502.5U CN206133005U (zh) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | 一种基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201621088502.5U CN206133005U (zh) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | 一种基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置 |
Publications (1)
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| CN206133005U true CN206133005U (zh) | 2017-04-26 |
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| CN201621088502.5U Expired - Fee Related CN206133005U (zh) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | 一种基于Nios II的北斗卫星导航***的接收装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN206133005U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109061682A (zh) * | 2018-09-30 | 2018-12-21 | 中国气象局气象探测中心 | 适用于浮空器的掩星探测***及方法 |
-
2016
- 2016-09-29 CN CN201621088502.5U patent/CN206133005U/zh not_active Expired - Fee Related
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Inventor after: Wei Zhaochuan Inventor after: Wu Guozeng Inventor after: Tang Zhenhui Inventor after: Pan Jundao Inventor before: Wei Zhaochuan Inventor before: Wu Guozeng Inventor before: Tang Zhenjun Inventor before: Pan Jundao |
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