一種衛星導航接收裝置的晶振頻率修正的方法及相應裝置的製作方法
2023-07-02 02:00:16 2
專利名稱：一種衛星導航接收裝置的晶振頻率修正的方法及相應裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種衛星導航接收裝置的晶振頻率修正的方法及相應裝置。
背景技術：
現有的衛星導航裝置上大多都是使用TCXO晶振，同時對晶振頻率的準確性及穩定性要求很高。實際上晶振本身存在離散型以及年老化率問題，並且晶振頻率漂移的方向是不確定的。這些問題對衛星導航授時設備的性能可能會產生重大影響，因為晶振為MCU 或其他控制器件提供參考時鐘信號源，晶振的頻率穩定度嚴重影響到系統的工作穩定性以及能否正常工作。如果晶振的頻率與標稱頻率存在偏差，那麼也就增加了衛星導航裝置捕獲跟蹤的都卜勒頻移，就會增加衛星導航裝置對衛星的捕獲與跟蹤的時間，降低衛星導航設備的捕獲跟蹤靈敏度，甚至由於晶振的老化頻率漂移造成衛星導航設備不能工作。針對晶振頻率偏移的問題，目前現有的解決方案一種是採用高精度，高穩定性的恆溫晶振，但是這種方案的成本太高，且不利於產品設計。另外一種就是對晶振本身頻率的嚴格控制，人工手動測試每一個晶振的頻率，然後針對晶振的頻率偏差在一定範圍內使用軟體去固定修正，這不僅對晶振的質量要求高，而且軟體固定修正對晶振頻率覆蓋範圍是有限的，必須使用不同頻率覆蓋範圍的多個軟體版本來兼顧，這樣同一種型號的衛星導航設備，就有許多個不同軟體版本，不便於軟體版本的維護管理。特別是對於批量生產的衛星導航設備，這種方法使產品生產效率非常低，而且晶振易受溫度影響發生變化，且一般的晶振都會年老化lppm，使用軟體固定修正晶振頻率偏差，在產品使用幾年後質量很難保證。還有一種方案導航裝置在定位成功以後可以計算出晶振的實際頻率，但是時間相對較長。而且長期不定位時的頻率偏差無法估算。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠在衛星導航裝置中能夠快速自動識別晶振頻率及修正的方法。本發明是這樣實現的一種衛星導航接收裝置的晶振頻率修正方法，所述方法包括，接收裝置以晶振頻率Λ捕獲並跟蹤地球靜止軌道同步導航衛星；接收裝置根據捕獲跟蹤的相對接收裝置靜止的導航衛星的都卜勒頻移來估算晶振的頻率偏差Δ/ ;接收裝置利用晶振頻率偏差4/去修正晶振頻率
Z1 ；接收裝置採用修正後的晶振頻率/2 (/2=^+4/")捕獲跟蹤衛星。更進一步，所述方法還包括，接收裝置存儲晶振頻率偏差4/。更進一步，所述衛星導航系統為北鬥二代衛星導航系統、或者兼容北鬥二代衛星導航系統的雙模/多模衛星導航系統以及雙模/多模混合衛星導航系統。本發明還提供一種應用所述晶振頻率修正方法的衛星導航接收裝置。
更進一步，所述衛星導航系統為北鬥二代衛星導航系統、或者兼容北鬥二代衛星導航系統的雙模/多模衛星導航系統以及雙模/多模混合衛星導航系統。本發明還提供一種衛星導航接收裝置的晶振頻率頻偏測試方法，所述方法包括， 將導航衛星信號模擬器設置為衛星信號沒有都卜勒頻移的靜止場景；接收裝置以晶振頻率
力捕獲並跟蹤所述測試信號；接收裝置根據捕獲跟蹤的所述測試信號的都卜勒頻移來估算晶振的頻率偏差4/。採用本發明的技術方案後，這種晶振頻率自動識別及修正方法，既從一定程度上規避了由於晶振受環境溫度影響以及年老化問題的影響，可以適應晶振一直在漂移變化的特點，也可以實現對晶振的頻偏快速識別。軟體修正的時候不是考慮頻率的覆蓋範圍，固定修正某個頻率值。這種自適應修正的方法，可以使晶振的頻率更加準確，也就更快更準確的捕獲跟蹤上了衛星。在批量生產的衛星導航授時設備中，這種方法的應用可以簡化軟體版本，一個軟體版本兼顧不同頻率偏差晶振的離散性問題，在生產時可以簡化測試步驟，提高生產效率，又提高了產品的質量。
圖1是一種衛星導航裝置快速自動識別晶振頻率以及修正的系統圖； 圖2為本發明的軟體處理流程圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。圖1是是一種衛星導航裝置快速自動識別晶振頻率以及修正的系統圖。天線101 接收到衛星信號，射頻前端102在晶振103作用下解調出中頻信號送到基帶處理單元111， 其中包括晶振頻率自動識別及修正單元104，數據存儲單元110，以及根據識別修正的晶振頻率進行捕獲跟蹤的捕獲通道106，跟蹤通道107，然後定位解算用戶坐標113根據得到的數據解算出用戶坐標。捕獲通道106包括m個捕獲通道，跟蹤通道107包括了 N2個跟蹤通道。基帶處理單元111還包括嵌入式處理器105，復位模塊112，此外，還有電源接口 109， 輸入輸出接口 108，其中電源接口 109用於獲得外部的供電，並為射頻前端供電，輸入輸出接口 113用於對外輸出數據，以及自身控制程序的更新。都卜勒頻偏是信號發送方和接收方的相對運動引起的，如果發送方和接收方相對靜止都卜勒頻移應該為0。因此導航裝置在靜止狀態下對地球靜止軌道衛星進行跟蹤理論上是沒有都卜勒頻移的，或者導航裝置在信號模擬器設置為衛星信號沒有都卜勒頻移的靜止場景下，如果軟體檢測到實際存在都卜勒頻偏則可以認為是由晶振偏差造成的。因此本發明基於以上原理，衛星導航可以根據捕獲跟蹤與接收機相對靜止的GEO (Geostationary earth obit,相對地球靜止軌道)衛星就可以估算出本身實際晶振的頻
偏。圖2為本發明的軟體處理流程。步驟201表示衛星導航裝置以晶振頻率捕獲並跟蹤
地球靜止軌道同步衛星。步驟202表示導航裝置根據捕獲跟蹤的相對接收機靜止的導航衛星的都卜勒頻移來估算晶振的頻率偏差4/。接收機通過天線接收到的衛星信號經過射頻
模塊下變頻成為數字中頻信號，如果晶振的頻率是標稱頻率我們已知天上衛星的實際
載波頻率為又，那麼經過下變頻得到的中頻信號頻率應該為/f = /5 3^Ar-X ,N為射頻
晶片對晶振頻率的倍頻係數，中頻信號的頻率Λ·應該也是標準的中頻信號頻率。接收機基帶部分從數字中頻信號中捕獲跟蹤衛星並解調出導航電文，捕獲跟蹤通道在一定頻率範圍內進行衛星搜索，也就是要再生成中頻信號的載波頻率/r。當捕獲跟蹤衛星成功時基帶的
再生頻率為/|+/~，其中為都卜勒頻移。由於地球靜止軌道的同步衛星相對於靜止
狀態下的接收機本身的都卜勒頻移近似為零，如果基帶捕獲跟蹤地球靜止軌道衛星時存在都卜勒頻移就可以近似認為是晶振頻率偏差產生的都卜勒頻移，然後反推折算為晶振的頻
率偏移量，Lf = ^fN0步驟203表示軟體根據估算出的晶振頻率偏差Δ/來決定是否需要對現有的頻率/i進行修正。步驟204表示如果估算出的晶振頻率偏差Δ/大於設定的頻率修正門限，如5Hz，就判斷需要對現在的晶振頻率A進行修正，就將估算的晶振頻率偏差 4/存下來，否則就不存儲。步驟205表示軟體利用存儲下來的晶振頻率偏差4/去修正晶振頻率A。步驟206表示衛星導航裝置採用修正後的晶振頻率名(/2=/!+4f )捕獲跟蹤衛星。本發明適用於多種衛星導航系統，如北鬥二代衛星導航系統、或者兼容北鬥二代衛星導航系統的雙模/多模衛星導航系統以及雙模/多模混合衛星導航系統。此外，本發明還適合雙模/多模衛星導航系統以及雙模/多模混合衛星導航系統。此外，如果有其他衛星導航系統包括了地球靜止軌道衛星，也可以適用本方法。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種衛星導航接收裝置的晶振頻率修正方法，其特徵在於，所述方法包括， 接收裝置以晶振頻率Λ捕獲並跟蹤地球靜止軌道同步導航衛星；接收裝置根據捕獲跟蹤的相對接收裝置靜止的導航衛星的都卜勒頻移來估算晶振的頻率偏差4/ ；接收裝置利用晶振頻率偏差Δ/去修正晶振頻率J1 ；接收裝置採用修正後的晶振頻率/2 (/2=/ι+Δ/ )捕獲跟蹤衛星。
2.如權利要求1所述的晶振頻率修正方法，其特徵在於，所述方法還包括，接收裝置存儲晶振頻率偏差4/。
3.如權利要求1至2中任意一項所述的晶振頻率修正方法，其特徵在於，所述衛星導航系統為北鬥二代衛星導航系統、或者兼容北鬥二代衛星導航系統的雙模/多模衛星導航系統以及雙模/多模混合衛星導航系統。
4.一種應用權利要求1所述晶振頻率修正方法的衛星導航接收裝置。
5.如權利要求4所述的衛星導航接收裝置，其特徵在於，所述衛星導航系統為北鬥二代衛星導航系統、或者兼容北鬥二代衛星導航系統的雙模/多模衛星導航系統以及雙模/ 多模混合衛星導航系統。
6.一種衛星導航接收裝置的晶振頻率頻偏測試方法，其特徵在於，所述方法包括， 將導航衛星信號模擬器設置為衛星信號沒有都卜勒頻移的靜止場景；接收裝置以晶振頻率J1捕獲並跟蹤所述測試信號；接收裝置根據捕獲跟蹤的所述測試信號的都卜勒頻移來估算晶振的頻率偏差4/。
全文摘要
一種衛星導航接收裝置的晶振頻率修正方法，所述方法包括，接收裝置以晶振頻率捕獲並跟蹤地球靜止軌道同步衛星；接收裝置根據捕獲跟蹤的相對接收機靜止的導航衛星的都卜勒頻移來估算晶振的頻率偏差；接收裝置利用晶振頻率偏差去修正晶振頻率；接收裝置採用修正後的晶振頻率捕獲跟蹤衛星。採用該方法後，可以適應晶振一直在漂移變化的特點，也可以實現對晶振的頻偏快速識別。本方法適用北鬥二代衛星導航系統、或者兼容北鬥二代衛星導航系統的雙模/多模衛星導航系統以及雙模/多模混合衛星導航系統。
文檔編號G01S19/23GK102393526SQ20111023608
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日
發明者代敏, 夏糧 申請人:東莞市泰鬥微電子科技有限公司