一種基於dsp的gps接收機的導航解算裝置的製作方法
2023-05-15 02:11:46 1
專利名稱：一種基於dsp的gps接收機的導航解算裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及GPS衛星導航定位技術，尤其是一種基於DSP的GPS接收機導航
解算裝置。
背景技術：
當下GPS衛星導航定位系統，在國內的商業領域上依然佔有統治性的地位，GPS軟體接收機作為近年來衛星導航領域出現的一項新興技術，其以其自身獨特的開放性和靈活性，昭示了未來衛星接收機的發展方向。GPS軟體接收機首先將輸入信號數位化，然後進行捕獲和跟蹤。一旦完成了跟蹤，就進入衛星導航解算。通過子幀匹配和奇偶校驗，就可以將輸出信號轉換成導航數據。從子幀中可以得到諸如星期數這樣的星曆數據。根據星曆數據可以確定衛星的位置。接收機到衛星之間的偽距也可以確定。只要獲得了所有必需的信息， 就能計算出衛星的位置和用戶位置。本實用新型就是針對捕獲和跟蹤之後的衛星導航解算而提出的，以滿足接收機的實時性要求。
發明內容本實用新型的目的是針對現有GPS軟體接收機導航解算硬體缺陷和軟體算法的不足，提供了一種基於DSP的GPS接收機導航解算裝置，利用DSP強大的數位訊號處理能力，把導航解算算法在DSP上用軟體實現。本實用新型採用的技術方案如下一種基於DSP的GPS接收機導航解算方法的系統，包括電源控制模塊、DSP解算控制模塊、接口通信模塊、顯示控制模塊及存儲器模塊，電源控制模塊分別連接DSP解算控制模塊及顯示控制模塊的輸入端，DSP解算控制模塊的輸出連接顯示控制模塊，DSP解算控制模塊還分別與接口通信模塊及存儲器模塊雙向連接；電源由5V供電，其中一路對顯示控制模塊IXD供電，一路通過非線性電源晶片TPS54331產生3. 3V的IO電壓和I. 2核電壓供給DSP晶片；DSP解算控制模塊的DSP晶片採用TI公司生產的支持浮點運算的低功耗TMS320C6747,導航解算程序採用DSP的03三級優化，對特定的程代碼也採用並行流水優化，程序在進行數據通信得時候採用BIOS進行中斷響應；接口通信模塊負責模塊之間的通訊，響應接收外部送入的數據；顯示控制模塊將DSP解算控制模塊送來的所有信息顯示在LCD顯示屏上進行人機互動，在程序運行之前對需顯示的數據進行設定，顯示的信息包括坐標、經緯度、高度、解算速度；存儲器模塊將外部送入的數據可通過緩存放入存儲器當中，也把運行的結果存入其中，存儲器採用兩片SDRAM及兩片NAND FLASH。本實用新型的優點及有益效果(I)處理能力強本實用新型對於數位訊號來說具有強大的處理能力，採用的TMS320C6747對浮點運算來說，運算能力非常強。(2)功耗低本實用新型具有低功耗的特點，為未來手持機和可攜式機的發展提供了有力保證。[0009](3)可擴展性強本實用新型是由軟體實現導航解算，未來只需經過軟體的修改升級也可應用於伽利略、格洛納茲和北鬥導航衛星系統。(4)本實用新型不僅可以給普通用戶日常實用，也可供各科研單位和公司開發使用。
圖I是本實用新型的結構框圖；圖2是本實用新型的導航解算流程圖；圖3是本實用新型的軟體算法示意圖。
具體實施方式
參看圖I，本實用新型包括電源及電源控制模塊電源由5V供電，其中一路對IXD模塊供電，一路通過非線性電源晶片TPS54331產生3. 3V的IO電壓和I. 2核電壓供DSP晶片使用。DSP解算控制模塊DSP晶片採用TI公司生產的支持浮點運算的低功耗TMS320C6747，其運行導航解算程序。導航解算程序要採用DSP的03三級優化，對特定的程代碼也採用並行流水優化。程序在進行數據通信得時候採用BIOS進行中斷相應，合理利用資源，以達到高速率的要求。接口通信模塊連接各個模塊並負責它們之間的通訊，且負責響應接收外部送入的數據。顯示控制模塊將有DSP解算控制模塊送來的所有信息顯示在IXD顯示屏上，為便於人機互動在程序運行之前可對需顯示的數據進行設定。其顯示的信息可包括坐標、經緯度、高度、解算速度等等。存儲器模塊外部送入的數據可通過緩存放入存儲器當中，也可把運行的結果存入其中。本實用新型所採用的存儲器是兩片SDRAM (HY57V561620FTP-H)共512M及兩片NANDFLASH。從外部接受的導航數據送入DSP中，大量數據也可送入SDRAM存儲起來供DSP進行高速運算，所採用的TMS320C6747本生支持浮點運算並且每秒可執行到1800百萬條浮點指令。通過對DSP的系統優化和執行軟體流水，來達到導航解算的實時性要求，最後把所有用戶希望得到的信息送到顯示模塊中供用戶使用。圖2是導航解算流程圖首先接收外部送入的導航數據，通過原始導航數據位，來對導航數據的前同步位進行校驗，然後經過導航電文的奇偶校驗，尋找到導航數據的起始點；把由導航數據計算得到的星曆數據存到存儲器中，此星曆數據可不斷跟新；其後，通過偽碼起始點採樣值計算出偽距值；再後，由星曆數據和偽距值計算得到衛星坐標和糾正衛星發射時間的時鐘偏差值；最後若衛星數大於4顆，採用最小二乘法計算用戶位置等信息。解算的步驟如下首先通從導航電文中解調出星曆參數等參數然後可計算衛星的位置坐標。I、計算實際的平均角速度η[0024]η0=- = β^-1.0
0 2π V a3η = n0+ Δη2. 0GM = 3. 986005 X 1014m3/s2。Λη為GPS利用導航電文中給出的平均速度修正量，2、計算歸化時間由於相對論效應，為消除衛星時鐘影響，一階的相對論效應的修正為
廠2R - V·[0030]AtR = eF^Ja ^mEk =~士2 s3.0F = -1^ = -4.442807633XIO-105, μ = 3 · 9 8 6 O O 5 X I 014m3/s2, C =
2. 99792458 X 108m/s, e為衛星軌道偏心率，a為衛星軌道的長半軸，Ek為衛星軌道的偏近點角，Rs為衛星的瞬時位置向量，Vs為衛星的瞬時速度向量。修正的GPS系統時間為t = ts- Δ ts+ Δ tE4. 0式4. 0中ts為GPS系統時間，Λ ts為GPS系統時間與衛星時鐘偏差。於是計算的歸化時間tk為tk = t-toe5. O當toe > 302400s，應減去 604800s ;當 toe < -302400s，應加上 604800s。3、計算觀測時刻的平近點角MkMk = M0+e · sinEk6. O4、計算偏近點角EkEk = Mk+e · sinEk7. O式7. O為一超越方程，以迭代求解。5、計算真近點角Vk
a/I — ClK=arctanVk8.0
COSjE1i, -e6、計算升交點角距(Kφ k = Vk+ ω9. O7、計算升交點角距 Si
-c· " V f1 f1 ~
UUC usSr = Crc Crs [cos 2麼 sin 2麼]10.08、計算經過攝動改正的升交距角k、衛星矢徑rk和軌道傾角ik
< rk=a(\-e-co^Ek) + 5u11.0
、h =io9、計算衛星在軌道平面坐標系的坐標xk、yk[0052]
權利要求1.一種基於DSP的GPS接收機導航解算裝置，其特徵是，包括電源控制模塊、DSP解算控制模塊、接口通信模塊、顯示控制模塊及存儲器模塊，電源控制模塊分別連接DSP解算控制模塊及顯示控制模塊，DSP解算控制模塊的輸出連接顯示控制模塊，DSP解算控制模塊還分別與接口通信模塊及存儲器模塊雙向連接；電源由5V供電，其中一路對顯示控制模塊IXD供電，一路通過非線性電源晶片TPS54331產生3. 3V的IO電壓和I. 2核電壓供給DSP晶片；DSP解算控制模塊的DSP晶片採用支持浮點運算的TMS320C6747，存儲器採用兩片SDRAM 及兩片 NAND FLASH。
專利摘要一種基於DSP的GPS接收機導航解算裝置，包括電源控制模塊、DSP解算控制模塊、接口通信模塊、顯示控制模塊及存儲器模塊，電源控制模塊分別連接DSP解算控制模塊及顯示控制模塊，DSP解算控制模塊的輸出連接顯示控制模塊，DSP解算控制模塊還分別與接口通信模塊及存儲器模塊雙向連接；電源由5V供電，其中一路對顯示控制模塊LCD供電，一路通過非線性電源晶片TPS54331產生3.3V的IO電壓和1.2核電壓供給DSP晶片；DSP解算控制模塊的DSP晶片採用支持浮點運算的TMS320C6747，存儲器採用兩片SDRAM及兩片NAND FLASH。
文檔編號G01S19/24GK202583466SQ20122010688
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月20日 優先權日2012年3月20日
發明者潘樹國, 王慶, 吳瑋 申請人:東南大學