CN212364596U

CN212364596U - 一种三***八频点卫星接收机板及卫星接收机

Info

Publication number: CN212364596U
Application number: CN202020829212.1U
Authority: CN
Inventors: 杨敏; 蒋云翔; 徐启航
Original assignee: CHANGSHA HAIGE BEIDOU INFORMATION TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: CHANGSHA HAIGE BEIDOU INFORMATION TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2020-05-18
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2021-01-15
Anticipated expiration: 2030-05-18

Abstract

本实用新型提供一种三***八频点卫星接收机板及卫星接收机，包括射频处理模块、基带处理模块、时钟处理模块、电源处理模块以及接口处理模块。接收的三***八频点导航卫星信号，分别由BP2015导航基带芯片和FPGA芯片进行信号的捕获、跟踪、解调、解码及原始观测量提取；然后基带处理模块综合MEMS传感器芯片提供的地磁、陀螺及加速度计信息和各频点的卫星导航数据信息进行融合和算法处理，得到各频点、连续的、高精度、卫惯组合的卫星导航数据信息输出，实现复杂环境下及高动态环境下三***八频点的高精度卫星导航定位、卫惯组合定位、测速及授时功能，并能实现B3频点抗窄带干扰≥65dB，实现了低功耗、三***八频点、高精度的功能性能要求。

Description

一种三***八频点卫星接收机板及卫星接收机

技术领域

本实用新型涉及卫星通信定位及测绘领域，特别是一种用于卫星导航数据信息定位、卫惯组合定位、测速及授时功能的低功耗三***八频点高精度卫星接收机板及卫星接收机。

背景技术

目前卫星导航技术在军事和民用领域上得到了越来越广泛的应用，特别是随着我国自主设计的北斗三号全球卫星定位***的逐步完善，北斗卫星定位***的应用已开始扩展至全球化、因此应用场景越来越广泛、越来越复杂，相应技术指标要求越来越高。

另外，由于美国GPS全球卫星导航定位***已在军用、商用领域十分成熟，俄罗斯的GLONASS全球卫星导航定位***也已商用，因此兼容三个全球化卫星导航定位***的卫星接收机的研究是目前国际、国内技术领域主流。

但是，普通的多模多频点卫星定位接收机存在定位精度较差(精度约为10m)，且在卫星信号丢失时，不能提供准确的导航定位信息等方面存在明显不足。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于卫星导航数据信息定位、卫惯组合定位、测速及授时功能的低功耗三***八频点高精度卫星接收机板及卫星接收机，解决了普通的多模多频点卫星定位接收机存在定位精度较差的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种三***八频点卫星接收机板，包括射频处理模块、基带处理模块、时钟处理模块、电源处理模块以及接口处理模块；其中：

所述射频处理模块包括依次连接的用于与外部客户导航***的射频天线连接的射频接口连接器、射频通道处理单元以及射频下变频处理单元；

所述基带处理模块与所述射频下变频处理单元的输出端连接，所述基带处理模块包括BP2015导航基带芯片、FPGA芯片以及MPU芯片，其中，经所述射频处理模块处理后得到的BD2_B1、BD2_B2、BD2_B3、GLONASS_L1、GLONASS_L2，5个频点的模拟中频信号或者数字中频信号，经由所述射频下变频处理单元的输出端传输至BP2015导航基带芯片进行捕获、跟踪、解调、解码及原始观测量等信息提取；经所述射频处理模块处理后得到的GPS_L1、GPS_L2、GPS_L5，3个频点的数字中频信号，经由所述射频下变频处理单元的输出端传输至所述FPGA芯片进行捕获、跟踪、解调、解码及原始观测量信息提取，所述MPU芯片分别与对所述BP2015导航基带芯片和所述FPGA芯片连接，以对处理后的各频点卫星信号进行处理；

所述接口处理模块与所述基带处理模块的输出端连接，所述基带处理模块输出的三***八频点卫星导航数据信息经所述接口处理模块对外输出；

所述时钟处理模块与所述射频处理模块、所述基带处理模块通信连接，用于提供对应的低速或高速时钟信号；

所述电源处理模块与所述外部客户导航***的供电输入口连接，用于对所述卫星接收机板进行供电管理。

进一步地，所述卫星接收机板还包括插针、开设于卫星接收机板固定孔、装设于卫星接收机板正面的上屏蔽框，安装于所述上屏蔽框上的上屏蔽罩、装设于卫星接收机板反面的下屏蔽框以及安装于所述下屏蔽框上的下屏蔽罩。

进一步地，所述插针为24PIN，PIN距2.00mm双排插针。

进一步地，所述射频接口连接器采用MMCX-KHD2接插件。

进一步地，所述射频通道处理模块包括依次连接的功分电路、放大电路以及滤波电路；所述基带处理模块还包括logic芯片、存储芯片、RTC芯片。

进一步地，所述基带处理模块还包括具备地磁、陀螺以及加速度传感功能中一项或者多项的MEMS传感器芯片；所述MEMS传感器芯片与所述MPU芯片通信连接，所述MPU芯片还用于接收MEMS传感器芯片提供的地磁、陀螺及加速度计信息，以及输出综合MEMS传感器芯片提供的地磁、陀螺及加速度计信息和各频点的卫星导航数据信息进行融合和算法处理后，所得到的各频点、连续的、高精度、卫惯组合的卫星导航数据信息。

进一步地，所述接口处理模块包括UART、USB、CAN等高速或通用数据接口中的一种或多种。

本实用新型还提供一种卫星接收机，包括如上任一项所述的卫星接收机板。

本实施例中的卫星接收机板工作后，通过射频接口连接器11(例如，MMCX-KHD2接插件)接收和传输客户导航***的接收天线接收的三***八频点导航卫星信号，经由射频处理模块10处理后得到BD2_B1、BD2_B2、BD2_B3、GPS_L1、GPS_L2、GPS_L5、GLONASS_L1、GLONASS_L2三***八频点的各频点的模拟或数字中频信号，其中，BD2_B1、BD2_B2、BD2_B3、GLONASS_L1、GLONASS_L2，5个频点的模拟中频信号或者数字中频信号经射频下变频处理单元13的输出端直接送给BP2015导航基带芯片21进行捕获、跟踪、解调、解码及原始观测量等信息提取；GPS_L1、GPS_L2、GPS_L5各频点的数字中频信号送至FPGA芯片22进行信号的捕获、跟踪、解调、解码及原始观测量提取；然后综合MEMS传感器芯片提供的地磁、陀螺及加速度计信息和各频点的卫星导航数据信息进行融合和算法处理，得到各频点、连续的、高精度、卫惯组合的卫星导航数据信息；最后将通过串口、USB或CAN接口实时输出高精度卫星导航定位、测速数据及原始观测量数据，实现复杂环境下及高动态环境下BD2_B1、BD2_B2、BD2_B3、GPS_L1、GPS_L2、GPS_L5、GLONASS_L1、GLONASS_L2三***八频点的高精度卫星导航定位、卫惯组合定位、测速及授时功能，并能实现B3频点抗窄带干扰≥65dB，实现了低功耗、三***八频点、高精度的功能性能要求。

本实用新型的有益效果包括但不限于：

1、能实现复杂环境下对BD2_B1、BD2_B2、BD2_B3、GPS_L1、GPS_L2、GPS_L5、GLONASS_L1、GLONASS_L2三***八频点的卫星导航数据信息的稳定跟踪和精确定位、测速和授时功能。

2、高精度卫星接收机板卡在满足实现复杂环境下及高动态环境下的单独卫星导航定位、卫惯组合定位、测速及授时功能，还能实现BD2_B3频点的抗窄带干扰功能，且整个板卡尺寸更小(60mm*100mm)，功耗更低(仅2.5W)。

3、能够实现复杂环境下及高动态环境下BD2_B1、BD2_B2、BD2_B3、GPS_L1、GPS_L2、GPS_L5、GLONASS_L1、GLONASS_L2三***八频点的高精度卫星导航定位、卫惯组合定位、测速及授时功能，并能实现B3频点抗窄带干扰≥65dB，实现了低功耗、三***八频点、高精度的设计要求。

附图说明

图1为本实用新型提供的卫星接收机板的一种较佳实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的卫星接收机板的一种较佳实施例的功能模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

请一并参考图1和图2，为本实用新型提供的卫星接收机板100包括设置于板卡111上的射频处理模块10、基带处理模块20、时钟处理模块30、电源处理模块40以及接口处理模块50，所述卫星接收机板100还包括插针(图未示出)、开设于卫星接收机板100固定孔110、装设于卫星接收机板100正面的上屏蔽框102，安装于所述上屏蔽框102上的上屏蔽罩101、装设于卫星接收机板100反面的下屏蔽框104以及安装于所述下屏蔽框104上的下屏蔽罩103。

具体的，卫星接收机板100在使用时，采用所述插针及固定孔与客户导航定位***的电路主板进行固定；在本实施例中，可以选用24PIN，PIN距2.00mm双排插针。客户导航***的供电模组提供+5V电源，并将供电输入口与所述电源处理模块40连接；客户导航***的接收天线接收的三***八频点导航卫星信号传输至射频处理模块10进行处理。

需要说明的是，卫星接收机板100中的各单元或模块之间的连接关系不限于本实施例所示的连接关系。需要说明的是，卫星接收机板100还可以包括其他单元或组件，或者，仅包括上述部分单元或组件，本申请实施例对此不作限定，仅以上述卫星接收机板100为例进行说明；在其他实施例中，所述卫星接收机板100还可以包括实现其他功能的芯片、电路等电子电路元件或者模块。

其中，射频处理模块10包括依次连接的用于与射频天线(图未示出)连接的射频接口连接器11、射频通道处理单元12以及射频下变频处理单元13。

在本实施例中，射频接口连接器11采用MMCX-KHD2接插件，用来接收和传输客户导航***的接收天线接收的三***八频点导航卫星信号。

射频通道处理模块12包括依次连接的功分电路、放大电路以及滤波电路。本领域技术人员可以理解的是，射频通道处理模块12还可以包括数模转换电路等。如本领域技术人员所知悉的，射频通道处理模块12用于对接收到的卫星信号进行功率分配、放大以及滤波等处理后，得到信号质量较好的各频点卫星导航数据信息，在此不再赘述。

射频下变频处理单元13用于对经射频通道处理模块12处理后的各频点卫星导航数据信息进行下变频处理，等得到处理后的各频点的模拟或数字中频信号。具体的，在本实施例中，所述中频信号包括：BD2_B1、BD2_B2、BD2_B3、GLONASS_L1、GLONASS_L2，这5频点的模拟中频信号或者数字中频信号，以及GPS_L1、GPS_L2、GPS_L5，3个频点的数字中频信号。射频下变频处理单元13包括至少1颗射频芯片，在本实施例中射频芯片的个数为3颗，分别用于处理GPS信号，GLONASS信号以及BD信号。

基带处理模块20与所述射频处理模块10的射频下变频处理单元13输出端(图未示出)连接，用于对经射频处理模块10处理后得到的各频点的模拟或数字中频信号进行信号的捕获、跟踪、解调、解码及原始观测量提取。其中，基带处理模块20包括BP2015导航基带芯片21、FPGA芯片22(Field-Programmable GateArray Chip,现场可编程门阵列芯片)以及MPU芯片23(MicroprocessorUnit Chip，微处理器芯片)。进一步地，所述基带处理模块20还包括logic芯片25、存储芯片(FLASH芯片26、DDR芯片27等)、RTC芯片28(Real-time clockChip，实时时钟芯片)等；本领域技术人员应当知道，现有技术中的这些芯片在基带处理中的具体实现方式均可以应用于本实施例，在此不再赘述。

具体的，经射频处理模块10处理后得到的各频点的模拟或数字中频信号，其中，BD2_B1、BD2_B2、BD2_B3、GLONASS_L1、GLONASS_L2，5个频点的模拟中频信号或者数字中频信号经射频下变频处理单元13的输出端直接送给BP2015导航基带芯片21进行捕获、跟踪、解调、解码及原始观测量等信息提取；GPS_L1、GPS_L2、GPS_L5各频点的数字中频信号送至FPGA芯片22进行信号的捕获、跟踪、解调、解码及原始观测量提取。

在本实施例中，该BP2015导航基带芯片21采用由国防科技大学电子科学与工程学院和长沙海格北斗信息技术有限公司合作研发的BP2015导航基带芯片。该BP2015导航基带芯片采用SOC架构，55nmCMOS工艺，具有北斗二号B1、B2、B3，GPS-L1和GLONASS-L1等频点卫星信号的接收处理能力，同时内置北斗二号RDSS信号处理单元，支持定位、测速、授时、短报文通信和位置报告等功能。该BP2015导航基带芯片已于2016年5月份通过GJB9001B-2009体系认证，2019年3月，通过GJB9001C-2017换版认证，芯片性能指标优于同行业导航基带芯片，且该导航基带芯片具备高灵敏度、高精度、高动态等优点，同时具备复杂环境下的抗窄带干扰和抗欺骗干扰能力，能满足行业用户对高精度导航定位、测速、授时及野外通信和监控等应用需求，且能实现在军、民等应用领域、测量测绘、形变监测、机械控制、精准农业、智能交通、手持GIS设备、无人机、驾考驾培、资源勘查等高精度专业市场领域的广泛应用。

在本实施例中，FPGA芯片可以采用的xilinx公司XC7A100T芯片。

其中，BP2015导航基带芯片21和FPGA芯片22处理后的各频点卫星信号送至MPU芯片23进行PVT解算，得到各频点的位置、速度、时间等信息。

在本实施例中，MPU芯片23可以采用ATMEL公司的SAMA5D35芯片。

在本实施例一较佳的实施方式中，基带处理模块20还包括具备地磁、陀螺以及加速度传感功能中一项或者多项的MEMS传感器芯片24(Micro-Electro-Mechanical SystemSensor Chip，微机电***传感器芯片)，所述MEMS传感器芯片24与所述MPU芯片23通信连接，MPU芯片23接收MEMS传感器芯片提供的地磁、陀螺及加速度计信息，综合MEMS传感器芯片提供的地磁、陀螺及加速度计信息和各频点的卫星导航数据信息进行融合和算法处理，得到各频点、连续的、高精度、卫惯组合的卫星导航数据信息。

接口处理模块50与基带处理模块20的输出端(图未标示)连接，包括UART、USB、CAN等高速或通用数据接口中的一种或多种，用户可灵活选择所需的接口方式。基带处理模块20输出的三***八频点、高精度卫星导航数据信息经接口处理模块50进行信号电平处理、接口协议处理、总线驱动后通过数据接口对外输出。

时钟处理模块30与射频处理模块10、基带处理模块20通信连接，用于对射频处理模块10中的各个射频芯片、BP2015导航基带芯片21、FPGA芯片22、MPU芯片23等各类主要芯片提供对应的低速或高速时钟信号。时钟处理模块30的时钟电路结构，本领域技术人员可以根据需要设置，在此不再赘述。

电源处理模块40用于对卫星接收机板100进行供电管理，所述电源处理模块40与客户导航***的供电模组提供的+5V电源输入口连接，接收电源输入；具体的，电源处理模块40直接或间接的电连接所述卫星接收机板100的其他电子元件，本领域技术人员可以根据需要设置，在此不再赘述。在一具体实施方式中，电源处理模块40可以采用凌特公司和TI公司的芯片，电源效率高达95％及93％，封装均为QFN、SOT23、SO8封装，能有效减少电源处理模块占用板卡的面积，且电源***支持宽电压输入，加之电源保护电路的设计，能有效保护***供电。

本实用新型的有益效果包括但不限于：

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种三***八频点卫星接收机板，其特征在于，包括射频处理模块、基带处理模块、时钟处理模块、电源处理模块以及接口处理模块；其中：

2.根据权利要求1所述的卫星接收机板，其特征在于，所述卫星接收机板还包括插针、开设于卫星接收机板固定孔、装设于卫星接收机板正面的上屏蔽框，安装于所述上屏蔽框上的上屏蔽罩、装设于卫星接收机板反面的下屏蔽框以及安装于所述下屏蔽框上的下屏蔽罩。

3.根据权利要求2所述的卫星接收机板，其特征在于，所述插针为24PIN，PIN距2.00mm双排插针。

4.根据权利要求1所述卫星接收机板，其特征在于，所述射频接口连接器采用MMCX-KHD2接插件。

5.根据权利要求1所述的卫星接收机板，其特征在于，所述射频通道处理模块包括依次连接的功分电路、放大电路以及滤波电路；所述基带处理模块还包括logic芯片、存储芯片、RTC芯片。

6.根据权利要求1所述的卫星接收机板，其特征在于，所述基带处理模块还包括具备地磁、陀螺以及加速度传感功能中一项或者多项的MEMS传感器芯片；所述MEMS传感器芯片与所述MPU芯片通信连接，所述MPU芯片还用于接收MEMS传感器芯片提供的地磁、陀螺及加速度计信息，以及输出综合MEMS传感器芯片提供的地磁、陀螺及加速度计信息和各频点的卫星导航数据信息进行融合和算法处理后，所得到的各频点、连续的、高精度、卫惯组合的卫星导航数据信息。

7.根据权利要求1所述的卫星接收机板，其特征在于，所述接口处理模块包括UART、USB、CAN等高速或通用数据接口中的一种或多种。

8.一种卫星接收机，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的卫星接收机板。