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CN111913198B - 基于双模导航soc芯片的数据处理方法和系统 - Google Patents

基于双模导航soc芯片的数据处理方法和系统 Download PDF

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CN111913198B CN202010812769.9A CN202010812769A CN111913198B CN 111913198 B CN111913198 B CN 111913198B CN 202010812769 A CN202010812769 A CN 202010812769A CN 111913198 B CN111913198 B CN 111913198B
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Abstract

本发明公开了基于双模导航SOC芯片的数据处理方法和系统，所述方法包括：采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样，采样数据输入基带处理电路分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理，得到的基带信号进行相关处理，相关处理时BD2和GPS的相关器以及输入数据存储器均复用；本发明的优点在于：通过将BD2和GPS相关器和相关处理输入数据存储器复用，降低芯片内部运算量和存储器的开销，减小芯片面积和功耗，提高芯片的性能。

Description

基于双模导航SOC芯片的数据处理方法和系统
技术领域
本发明涉及卫星导航技术领域，更具体涉及基于双模导航SOC芯片的数据处理方法和系统。
背景技术
目前GPS芯片基本上都是利用超外差的模拟混频技术将天线接收的射频导航信号变换到中频，然后利用中频采样和数字解调技术得到基带信号，在基带信号处理中，需要根据卫星和接收机的相对运动，存储一段基带信号数据进行复用和相关运算，同时对不同卫星信号和不同的多普勒开展遍历搜索，完成对卫星信号的捕获，利用捕获的结果辅助跟踪通道完成对捕获卫星的跟踪，最后通过连续跟踪得到卫星的伪距供后续软件解算，得到接收机的位置、速度和时间信息。
在单一的GPS系统中，由于需要接收的频点和基带信号单一，采用传统的超外差接收机的架构相对比较简单，工程上也容易实现。但在BD2和GPS双模导航SOC芯片设计中，如果采用传统的超外差式接收机架构，由于需要增加一路超外差接收机，将使得射频前端的模拟部分变得相对复杂，导致芯片电路的面积和功耗都会有较大的增加，不利于产品的市场竞争力。
中国专利申请号201911257865.5，公开了一种基于阵列天线抗干扰BDS/GPS接收机，以射频芯片、DSP和FPGA为主的硬件平台，包括：射频处理单元、抗干扰处理单元、基带信息处理单元、导航信息处理单元、电源单元；射频单元将天线端输入的BD射频信号和GPS射频信号放大、变频、滤波转换为模拟中频信号，中频信号经过A/D采样量化后进入抗干扰处理单元，中频信号进入基带信息处理单元；抗干扰处理单元，对信号进行抗干扰处理，去除干扰信号，保留有用的卫星导航信号，将保留的卫星信号送至基带信息处理单元；基带信息处理单元，对BD中频信号和GPS中频信号分别进行处理，进行解调与解扩运算等；该专利申请通过增加设备量和成本提高接收机的抗干扰能力，并充分利用成熟的硬件电路和软件模块，减少系统开发周期，使开发风险大大降低，但是其没有解决双模导航接收机SOC芯片电路的成本和功耗较大的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术双模导航SOC芯片存在电路的成本和功耗较大的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，所述方法包括：采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样，采样数据进入基带处理电路，然后分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理，得到的基带信号通过时分复用存储在同一块存储器中，相关处理时，将BD2和GPS的相关器的输入数据进行压缩处理，降低相关器的计算量，实现降低电路的面积和功耗。
本发明针对BD2/GPS双系统导航SOC芯片研制时，采用宽带射频直接采样技术解决SOC芯片的模拟电路设计复杂性，即采用一个宽带模拟射频前端通道完成对BD2和GPS系统信号的接收，放大，滤波，采样和数字下变频，得到的基带信号，在后续的捕获相关处理时，通过存储器复用将BD2和GPS的基带信号存储于同一块存储器中，降低存储器的开销。相关处理时，对存储器中的相关器输入数据压缩处理，降低芯片内部运算量和存储器的开销，减小芯片面积和功耗，提高芯片的性能。
进一步地，采样数据进入基带处理电路，然后分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理包括：对GPS系统的信号和BD2系统的信号，宽带模拟射频前端通道直接采样频率是fs，FIR滤波器的阶数设置为采样频率的整数倍，且FIR滤波器系数由CPU配置，通过AMBA总线送至基带处理电路中数字下变频电路子单元，数字下变频电路子单元是一个GPS和BD2复用电路单元，对于GPS系统和BD2系统设置不同的控制时序。
更进一步地，对于GPS系统，数字下变频时采样的数据流为S1,S2,…,Si,…，GPS的载频数据流为F1,F2,…,Fi,…，去除载频后的数据流为X1＝S1*F1,X2＝S2*F2,…,Xi＝Si*Fi,…，对输入数据Xi进行抽取处理，抽取的间隔是T。
更进一步地，对于BD2系统，数字下变频时采样的数据流为S11,S12,…,S1i,…，BD2的载频数据流为F11,F12,…,F1i,…，去除载频后的数据流为X11＝S11*F11,X12＝S12*F12,…,X1i＝S1i*F1i，…，对输入数据X1i进行抽取处理，抽取的间隔是T/2。
进一步地，所述得到的基带信号通过时分复用存储在同一块存储器包括：
卫星和接收机之间的相对运动速度的最大速度为929米/秒，对于GPS系统，其扩频码为1.023MHz，最大的相关处理时间为
Figure BDA0002631626930000041
对于BD2系统，其扩频码为2.046MHz，最大的相关处理时间为
Figure BDA0002631626930000042
在相关处理时，GPS系统的信号的抽取后数据率采用A，BD2系统的信号的抽取后数据率采用2A，则GPS系统的信号相关处理时需要的存储器大小是A×106×160×10-3×8bit，BD2系统的信号相关处理时需要的存储器大小是2A×106×80×10-3×8bit，两者所需的存储器大小一样，因此输入数据存储器可以考虑复用，相关处理时BD2和GPS的相关器亦可以考虑复用。
进一步地，所述相关处理时，对存储器中的相关器输入数据压缩处理包括：
相关处理是进行卫星号、多普勒频道以及码片位置三维的遍历，每个码片有两个采样点，在相关处理前，将相邻的两个采样点数据进行直接相加，处理后的输入信号数据率与BD2和GPS的基带信号的扩频码速率一样，输入信号数据率与扩频码速率一样的情况下实际实现2倍采样，完成数据压缩处理。
更进一步地，所述在相关处理前，将相邻的两个采样点数据进行直接相加包括：设置一个状态变量OFFSET，第一次随机处理输入数据时，设OFFSET＝1，如果第一次随机处理的数据为D1+D2，D3+D4，D5+D6，…，其中，D1表示第一个采样点数据，利用数据起始位置可以捕获卫星，说明本次利用的数据起始位置是正确的相加模式情况，如果没有捕获到该卫星，需要重新进行一次相关运算，此时，将OFFSET＝0，卫星号和多普勒都不变，将原来读取数据起始位置往后移动一个数据或奇数个数据得到第二次随机处理的数据为D2+D3，D4+D5，D6+D7，…，利用第二次随机处理的数据的数据起始位置进行捕获卫星处理。
进一步地，所述采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样包括：BD2和GPS的导航信号首先由天线接收耦合到低噪声放大单元放大，同时噪声得到抑制，然后进入宽带滤波单元，宽带滤波单元让导航信号顺利通过并对带外的噪声进行抑制，滤波后的导航信号和少量噪声进入射频放大单元，射频放大单元使接收的导航信号和噪声放大，然后进入采样单元进行导航信号和噪声幅度分层，实现量化，量化后的数字信号送到基带处理电路。
本发明还提供基于双模导航SOC芯片的数据处理系统，所述系统包括：
射频前端处理模块，用于采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样；
数字下变频处理模块，用于采样数据输入基带处理电路，然后分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理；
复用模块，用于得到的基带信号通过时分复用存储在同一块存储器中，相关处理时，将BD2和GPS的相关器的输入数据进行压缩处理，降低相关器的计算量，实现降低电路的面积和功耗。
进一步地，数字下变频处理模块还用于：对GPS系统的信号和BD2系统的信号，宽带模拟射频前端通道直接采样频率是fs，FIR滤波器的阶数设置为采样频率的整数倍，且FIR滤波器系数由CPU配置，通过AMBA总线送至基带处理电路中数字下变频电路子单元，数字下变频电路子单元是一个GPS和BD2复用电路单元，对于GPS系统和BD2系统设置不同的控制时序。
更进一步地，对于GPS系统，数字下变频时采样的数据流为S1,S2,…,Si,…，GPS的载频数据流为F1,F2,…,Fi,…，去除载频后的数据流为X1＝S1*F1,X2＝S2*F2,…,Xi＝Si*Fi,…，对输入数据Xi进行抽取处理，抽取的间隔是T。
更进一步地，对于BD2系统，数字下变频时采样的数据流为S11,S12,…,S1i,…，BD2的载频数据流为F11,F12,…,F1i,…，去除载频后的数据流为X11＝S11*F11,X12＝S12*F12,…,X1i＝S1i*F1i,…，对输入数据X1i进行抽取处理，抽取的间隔是T/2。
进一步地，所述得到的基带信号通过时分复用存储在同一块存储器包括：
卫星和接收机之间的相对运动速度的最大速度为929米/秒，对于GPS系统，其扩频码为1.023MHz，最大的相关处理时间为
Figure BDA0002631626930000061
对于BD2系统，其扩频码为2.046MHz，最大的相关处理时间为
Figure BDA0002631626930000062
在相关处理时，GPS系统的信号的抽取后数据率采用A，BD2系统的信号的抽取后数据率采用2A，则GPS系统的信号相关处理时需要的存储器大小是A×106×160×10-3×8bit，BD2系统的信号相关处理时需要的存储器大小是2A×106×80×10-3×8bit，两者所需的存储器大小一样，因此输入数据存储器可以考虑复用，相关处理时BD2和GPS的相关器亦可以考虑复用。
进一步地，所述相关处理时，对存储器中的相关器输入数据压缩处理包括：
相关处理是进行卫星号、多普勒频道以及码片位置三维的遍历，每个码片有两个采样点，在相关处理前，将相邻的两个采样点数据进行直接相加，处理后的输入信号数据率与BD2和GPS的基带信号的扩频码速率一样，输入信号数据率与扩频码速率一样的情况下实际实现2倍采样，完成数据压缩处理。
更进一步地，所述在相关处理前，将相邻的两个采样点数据进行直接相加包括：设置一个状态变量OFFSET，第一次随机处理输入数据时，设OFFSET＝1，如果第一次随机处理的数据为D1+D2，D3+D4，D5+D6，…，其中，D1表示第一个采样点数据，利用数据起始位置可以捕获卫星，说明本次利用的数据起始位置是正确的相加模式情况，如果没有捕获到该卫星，则需要重新进行一次相关运算，此时，将OFFSET＝0，卫星号和多普勒都不变，将原来读取数据起始位置往后移动一个数据或奇数个数据得到第二次随机处理的数据为D2+D3，D4+D5，D6+D7，…，利用第二次随机处理的数据起始位置进行捕获卫星处理。
进一步地，所述采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样包括：BD2和GPS的导航信号首先由天线接收耦合到低噪声放大单元放大，同时噪声得到抑制，然后进入宽带滤波单元，宽带滤波单元让导航信号顺利通过并对带外的噪声进行抑制，滤波后的导航信号和少量噪声进入射频放大单元，射频放大单元使接收的导航信号和噪声放大，然后进入采样单元进行导航信号和噪声幅度分层，实现量化，量化后的数字信号送到基带处理电路。
本发明的优点在于：
(1)本发明针对BD2/GPS双系统导航SOC芯片研制时，采用宽带射频直接采样技术解决SOC芯片的模拟电路设计复杂性，即采用一个宽带模拟射频前端通道完成对BD2和GPS系统信号的接收，放大，滤波，采样和数字下变频，得到的基带信号，在后续的捕获相关处理时，通过将BD2和GPS的基带信号进行存储器时分复用，对存储于存储器的相关处理输入数据进行压缩处理，降低芯片内部相关器运算量和存储器容量的开销，减小芯片面积和功耗，提高芯片的性能。
(2)在数字下变频处理时，对BD2和GPS，GPS基带信号的抽取后数据率是BD2基带信号的抽取后数据率的一半，所以设置GPS系统的信号输入数据抽取间隔为T，BD2系统的信号输入数据抽取间隔是T/2，因此实现数字下变频电路子单元的复用。
(3)由于GPS基带信号带宽是1.023MHz，为了降低采样损失，抽取的数据带宽是信号带宽的2倍，如果直接进行相关运算，会增加相关器的运算量，考虑到2倍采样，即每个码片有两个采样点，因此可以考虑在相关计算前，将相邻的两个数据进行直接相加，由于GPS的扩频码采样二相码编码，这个过程相当于相干处理，这样处理后的输入信号数据率变为1.023MHz，和GPS基带信号的扩频码速率一样，但实际上是2倍采样，所以损失很小，同时降低后续相关处理的计算量，完成了数据压缩处理。
附图说明
图1为本发明实施例所公开的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法中宽带模拟射频前端电路架构示意图；
图2为本发明实施例所公开的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法中GPS系统的信号数据抽取过程示意图；
图3为本发明实施例所公开的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法中GPS系统的信号的数字下变频处理过程示意图；
图4为本发明实施例所公开的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法中BD2系统的信号数据抽取过程示意图；
图5为本发明实施例所公开的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法中BD2系统的信号的数字下变频处理过程示意图；
图6为本发明实施例所公开的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法中相关处理时的基带信号输入数据存储处理方法示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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。
实施例1
如图1所示，基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，所述方法包括：采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样，采样数据输入基带处理电路分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理，得到的基带信号进行存储、压缩和相关处理，相关处理时BD2和GPS的相关器以及输入数据存储器均复用。
以下详细介绍本发明提供的方法，继续参阅图1，BD2和GPS的导航信号首先由天线接收耦合到低噪声放大单元1放大，同时噪声得到抑制，然后进入宽带滤波单元2，宽带滤波单元2让导航信号顺利通过并对带外的噪声进行抑制，滤波后的导航信号和少量噪声进入射频放大单元3，射频放大单元3使接收的导航信号和噪声放大，然后进入采样单元4进行导航信号和噪声幅度分层，实现量化，量化后的数字信号送到基带处理电路，基带处理电路中的数字下变频电路子单元进行数字下变频处理，数字下变频处理以后进行相关处理，相关处理中涉及进行相关运算的相关器以及进行输入数据存储的输入数据存储器。本发明主要改进在于数字下变频处理方法以及输入数据存储器的复用以及相关器的输入数据压缩处理方法，其中涉及的电路结构均属于现有技术，本发明只是简单介绍了其工作原理，对于具体的电路结构不做赘述，本领域技术人员可以根据需要选择合适的电路结构。
量化后的数字信号送到基带处理电路以后需要进行数字下变频处理，其中，基带处理电路包括FIR滤波器，对于GPS系统，在数字下变频时，为了方便抽取，FIR滤波器的阶数设置为240阶，且FIR滤波器系数由CPU配置，通过AMBA总线送至数字下变频电路子单元，数字下变频电路子单元也是一个GPS和BD2复用电路单元，如图2和图3所示，采样的数据流为S1,S2,…,Si,…，GPS的载频数据流为F1,F2,…,Fi,…，去除载频后的数据流为X1＝S1*F1,X2＝S2*F2,…,Xi＝Si*Fi,…；Si为GPS系统数字下变频时采样的第i个数据，Fi为GPS系统载频的第i个数据，Xi为GPS系统的去除载频后的数据。在FIR滤波器进行滤波处理时，由于滤波后输出的数据带宽只需为GPS系统的信号带宽的2倍，即2.046MHz，因此，在滤波处理时，无需对输入数据Xi滑动处理，可以对输入数据Xi进行抽取处理，由于输入数据Xi的采样频率为fs＝240×1.023MHz＝245.52MHz，设置滤波抽取的间隔是120，滤波处理时，滤波器的输入数据处理如图2和图3所示，即GPS系统的信号经过数据下变频处理后的基带信号Di数据率是2.046MHz，是GPS系统的信号的2倍。
对于BD2系统的数字下变频处理，由于BD2和GPS在宽带模拟射频前端共用一个宽带模拟接收通道，因此其直接采样的频率也是fs＝240×1.023MHz＝245.52MHz，在数字下变频时，由于BD2的信号带宽是GPS的两倍，因此为了方便抽取，FIR滤波器的阶数设置为120阶，且FIR滤波器系数同样由CPU配置，通过AMBA总线送至数字下变频电路子单元，但其控制和时序与GPS不一样。如图4和图5所示，采样的数据流为S11,S12,…,S1i,…，BD2的载频数据流为F11,F12,…,F1i,…，去除载频后的数据流为X11＝S11*F11,X12＝S12*F12,…,X1i＝S1i*F1i,…；S1i为BD2系统数字下变频时采样的第i个数据，F1i为BD2系统载频的第i个数据，X1i为BD2系统的去除载频后的数据。在FIR滤波器进行滤波处理时，由于滤波后输出的数据带宽只需为BD2系统的信号带宽的2倍，即4.092MHz，因此，在滤波处理时，无需对输入数据X1i滑动处理，可以对输入数据X1i进行抽取处理，由于输入数据X1i的采样频率也为245.52MHz，因此滤波抽取的间隔是60即为GPS系统的信号滤波抽取间隔的一半，滤波处理时，滤波器的输入数据处理如图4和图5所示，即BD2系统的信号经过数据下变频处理后的基带信号D1i数据率是4.096MHz，是BD2系统的信号的2倍。
数字下变频以后就进行相关处理，相关处理时涉及相关处理数据的存储，在导航芯片设计中，为了尽可能提高芯片的捕获灵敏度，在相关运算时，需要存储数据的边界是：卫星的辐射信号照射接收机的最长时间，这个时间取决于卫星和接收机之间的相对运动速度。目前业内在工程上普遍采用的最大速度为929米/秒。对于GPS系统，其扩频码为1.023MHz，最大的相关处理时间为
Figure BDA0002631626930000121
(按160ms考虑)，对于BD2系统，其扩频码为2.046MHz，最大的相关处理时间为
Figure BDA0002631626930000122
(按80ms考虑)，在相关处理时，为了降低采样抽取的损失，一般基带信号按2倍信号带宽来考虑，即GPS系统的信号的抽取后数据率采用2.046MHz，BD2系统的信号的抽取后数据率采用4.096MHz，则GPS系统的信号相关处理时需要的存储器大小是2.046×106×160×10-3×8bit＝327.36kbyte，BD2系统的信号相关处理时需要的存储器大小是4.096×106×80×10-3×8bit＝327.36kbyte，由于两者所需的存储器大小一样，且结构基本相同，因此在进行相关处理运算时，输入数据存储器复用，相关处理时计算部件一样，只是数据长度不一样，所以捕获处理时，相关器也采用复用使用。
数字下变频电路子单元在CPU的控制下，完成了去除载频，通过240阶FIR滤波器滤波和抽取完成了干扰信号的抑制和数据率的抽取，得到基带信号，接下来需要进行相关处理，以GPS系统为例(BD2系统同理)，需要进行32颗GPS卫星号，200个多普勒频道和1023个码片位置三维的遍历，因此需要对相关处理时的基带信号进行存储，存储器大小是3.2726Mbit(上述已经介绍存储器大小的计算过程)，由于数据位宽是8bit，因此存储器深度是327.36kbyte。由于GPS基带信号带宽是1.023MHz，为了降低采样损失，抽取存储的数据带宽是信号带宽的2倍，如果直接进行相关运算，会增加相关器的运算量，考虑到2倍采样，即每个码片有两个采样点，因此可以考虑在相关计算前，将相邻的两个数据进行直接相加，由于GPS的扩频码采用二相码编码，这个过程相当于相干处理，这样处理后的输入信号数据率变为1.023MHz，和GPS基带信号的扩频码速率一样，但实际上是2倍采样，所以损失很小。可以降低后续相关处理的计算量。但在将相邻的两个数据进行直接相加时，由于没有先验知识，在客观上，会导致以下两种情况会出现。
如图6所示，1.正确的相加模式(相位相同)。相加的D1和D2恰好是同一个码片的采样数据。2.错误的相加模式(相位相反)。相加的D1和D2恰好是位于相邻的两个码片的采样数据。因此在相关处理时，设置一个状态变量OFFSET，第一次随机处理输入数据时，设OFFSET＝1，如果第一次随机处理的数据为D1+D2，D3+D4，D5+D6，…，其中，D1表示第一个码片的第一个采样点数据，D2表示第一个码片的第二个采样点数据，D3表示第二个码片的第一个采样点数据，D4表示第二个码片的第二个采样点数据，依次类推，其他符号含义不做赘述。利用数据起始位置可以捕获卫星，说明本次利用的数据起始位置是正确的相加模式情况，如果没有捕获到该卫星，需要重新进行一次相关运算，此时，将OFFSET＝0，卫星号和多普勒都不变，将原来读取数据起始位置往后移动一个数据或奇数个数据得到第二次随机处理的数据为D2+D3，D4+D5，D6+D7，…，利用第二次随机处理的数据起始位置捕获卫星。需要说明的是，GPS系统进行相关处理时，以上码片的采样数据Di为GPS系统的信号经过数据下变频处理后的基带信号Di，BD2系统进行相关处理时，以上码片的采样数据Di为BD2系统的信号经过数据下变频处理后的基带信号D1i。
表3为现有技术与本发明创造的性能比较，采用本发明所述的相关处理的输入数据存储与处理方法，电路的面积降低为没有采用存储器复用和相关输入数据压缩处理方式面积的50％，功耗降低为没有采用存储器复用和相关输入数据压缩处理方式的41％，因此芯片的成本和性能均有显著改善，提高了产品的市场竞争力。
表3本发明所述的相关处理的输入数据存储处理方法与未采用该方法的面积功耗比较
Figure BDA0002631626930000141
Figure BDA0002631626930000151
通过以上技术方案，本发明提供的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，针对BD2/GPS双系统导航SOC芯片研制时，采用宽带射频直接采样技术解决SOC芯片的模拟电路设计复杂性，即采用一个宽带模拟射频前端通道完成对BD2和GPS系统信号的接收，放大，滤波，采样和数字下变频，得到的基带信号，在后续的捕获相关处理时，通过将BD2和GPS的基带信号进行存储器时分复用和相关处理输入数据压缩处理，降低芯片内部运算量和存储器的开销，减小芯片面积和功耗，提高芯片的性能。
实施例2
与本发明实施例1相对应的，本发明实施例2还提供基于双模导航SOC芯片的数据处理系统，所述系统包括：
射频前端处理模块，用于采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样；
数字下变频处理模块，用于采样数据输入基带处理电路，然后分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理；
复用模块，用于得到的基带信号通过时分复用存储在同一块存储器中，相关处理时，将BD2和GPS的相关器的输入数据进行压缩处理，降低相关器的计算量，实现降低电路的面积和功耗。
具体的，数字下变频处理模块还用于：对GPS系统的信号和BD2系统的信号，宽带模拟射频前端通道直接采样频率是fs，FIR滤波器的阶数设置为采样频率的整数倍，且FIR滤波器系数由CPU配置，通过AMBA总线送至基带处理电路中数字下变频电路子单元，数字下变频电路子单元是一个GPS和BD2复用电路单元，对于GPS系统和BD2系统设置不同的控制时序。
更具体的，对于GPS系统，数字下变频时采样的数据流为S1,S2,…,Si,…，GPS的载频数据流为F1,F2,…,Fi,…，去除载频后的数据流为X1＝S1*F1,X2＝S2*F2,…,Xi＝Si*Fi,…，对输入数据Xi进行抽取处理，抽取的间隔是T。
更具体的，对于BD2系统，数字下变频时采样的数据流为S11,S12,…,S1i,…，BD2的载频数据流为F11,F12,…,F1i,…，去除载频后的数据流为X11＝S11*F11,X12＝S12*F12,…,X1i＝S1i*F1i，…，对输入数据X1i进行抽取处理，抽取的间隔是T/2。
具体的，所述得到的基带信号通过时分复用存储在同一块存储器包括：
卫星和接收机之间的相对运动速度的最大速度为929米/秒，对于GPS系统，其扩频码为1.023MHz，最大的相关处理时间为
Figure BDA0002631626930000161
对于BD2系统，其扩频码为2.046MHz，最大的相关处理时间为
Figure BDA0002631626930000162
在相关处理时，GPS系统的信号的抽取后数据率采用A，BD2系统的信号的抽取后数据率采用2A，则GPS系统的信号相关处理时需要的存储器大小是A×106×160×10-3×8bit，BD2系统的信号相关处理时需要的存储器大小是2A×106×80×10-3×8bit，两者所需的存储器大小一样，因此输入数据存储器可以考虑复用，相关处理时BD2和GPS的相关器亦可以考虑复用。
具体的，所述相关处理时，对存储器中的相关器输入数据压缩处理包括：
相关处理是进行卫星号、多普勒频道以及码片位置三维的遍历，每个码片有两个采样点，在相关处理前，将相邻的两个采样点数据进行直接相加，处理后的输入信号数据率与BD2和GPS的基带信号的扩频码速率一样，输入信号数据率与扩频码速率一样的情况下实际实现2倍采样，完成数据压缩处理。
更具体的，所述在相关处理前，将相邻的两个采样点数据进行直接相加包括：设置一个状态变量OFFSET，第一次随机处理输入数据时，设OFFSET＝1，如果第一次随机处理的数据为D1+D2，D3+D4，D5+D6，…，其中，D1表示第一个采样点数据，利用数据起始位置可以捕获卫星，说明本次利用的数据起始位置是正确的相加模式情况，如果没有捕获到该卫星，则需要重新进行一次相关运算，此时，将OFFSET＝0，卫星号和多普勒都不变，将原来读取数据起始位置往后移动一个数据或奇数个数据得到第二次随机处理的数据为D2+D3，D4+D5，D6+D7，…，利用第二次随机处理的数据起始位置进行捕获卫星处理。
具体的，所述采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样包括：BD2和GPS的导航信号首先由天线接收耦合到低噪声放大单元放大，同时噪声得到抑制，然后进入宽带滤波单元，宽带滤波单元让导航信号顺利通过并对带外的噪声进行抑制，滤波后的导航信号和少量噪声进入射频放大单元，射频放大单元使接收的导航信号和噪声放大，然后进入采样单元进行导航信号和噪声幅度分层，实现量化，量化后的数字信号送到基带处理电路。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样，采样数据输入基带处理电路，然后分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理，通过时分复用存储在同一块存储器中，相关处理时，将BD2和GPS的相关器的输入数据进行压缩处理；其中，宽带模拟射频前端通道直接采样频率是
Figure QLYQS_1
，卫星和接收机之间的相对运动速度的最大速度为929米/秒，对于GPS系统，其扩频码为1.023MHz，最大的相关处理时间为
Figure QLYQS_2
ms，对于BD2系统，其扩频码为2.046MHz，最大的相关处理时间为
Figure QLYQS_3
ms，在相关处理时， GPS系统的信号的抽取后数据率采用A，BD2系统的信号的抽取后数据率采用2A，则GPS系统的信号相关处理时需要的存储器大小是
Figure QLYQS_4
，BD2系统的信号相关处理时需要的存储器大小是
Figure QLYQS_5
，两者所需的存储器大小一样，因此输入数据存储器复用，相关处理时BD2和GPS的相关器复用；
相关处理是进行卫星号、多普勒频道以及码片位置三维的遍历，每个码片有两个采样点，在相关处理前，将相邻的两个采样点数据进行直接相加，处理后的输入信号数据率与BD2和GPS的基带信号的扩频码速率一样，输入信号数据率与扩频码速率一样的情况下实际实现2倍采样，完成数据压缩处理；
所述在相关处理前，将相邻的两个采样点数据进行直接相加包括：设置一个状态变量OFFSET，第一次随机处理输入数据时，设OFFSET=1，如果第一次随机处理的数据为D1+D2，D3+D4，D5+D6，…，其中，D1表示第一个采样点数据，利用数据起始位置可以捕获卫星，说明本次利用的数据起始位置是正确的相加模式情况，如果没有捕获到该卫星，则需要重新进行一次相关运算，此时，将OFFSET=0，卫星号和多普勒都不变，将原来读取数据起始位置往后移动一个数据或奇数个数据得到第二次随机处理的数据为D2+D3，D4+D5，D6+D7，…，利用第二次随机处理的数据起始位置进行捕获卫星处理。
2.根据权利要求1所述的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，其特征在于，采样数据进入基带处理电路，然后分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理包括：对GPS系统的信号和BD2系统的信号，宽带模拟射频前端通道直接采样频率是
Figure QLYQS_6
，FIR滤波器的阶数设置为采样频率的整数倍，且FIR滤波器系数由CPU配置，通过AMBA总线送至基带处理电路中数字下变频电路子单元，数字下变频电路子单元是一个GPS和BD2复用电路单元，对于GPS系统和BD2系统设置不同的控制时序。
3.根据权利要求2所述的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，其特征在于，对于GPS系统，数字下变频时采样的数据流为
Figure QLYQS_7
，GPS的载频数据流为
Figure QLYQS_8
，去除载频后的数据流为
Figure QLYQS_9
，对输入数据
Figure QLYQS_10
进行抽取处理，抽取的间隔是T。
4.根据权利要求2所述的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，其特征在于，对于BD2系统，数字下变频时采样的数据流为
Figure QLYQS_11
，BD2的载频数据流为
Figure QLYQS_12
，去除载频后的数据流为
Figure QLYQS_13
，对输入数据
Figure QLYQS_14
进行抽取处理，抽取的间隔是T/2。
5.根据权利要求1所述的基于双模导航SOC芯片的数据处理方法，其特征在于，所述采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样包括：BD2和GPS的导航信号首先由天线接收耦合到低噪声放大单元放大，同时噪声得到抑制，然后进入宽带滤波单元，宽带滤波单元让导航信号顺利通过并对带外的噪声进行抑制，滤波后的导航信号和少量噪声进入射频放大单元，射频放大单元使接收的导航信号和噪声放大，然后进入采样单元进行导航信号和噪声幅度分层，实现量化，量化后的数字信号送到基带处理电路。
6.基于双模导航SOC芯片的数据处理系统，其特征在于，所述系统包括：
射频前端处理模块，用于采用宽带模拟射频前端通道对BD2和GPS双模系统信号分别进行接收、放大、滤波以及采样；
数字下变频处理模块，用于采样数据输入基带处理电路，然后分别对GPS系统的信号以及BD2系统的信号进行数字下变频处理；
复用模块，用于得到的基带信号通过时分复用存储在同一块存储器中，相关处理时，将BD2和GPS的相关器的输入数据进行压缩处理；
其中，宽带模拟射频前端通道直接采样频率是
Figure QLYQS_15
，卫星和接收机之间的相对运动速度的最大速度为929米/秒，对于GPS系统，其扩频码为1.023MHz，最大的相关处理时间为
Figure QLYQS_16
ms，对于BD2系统，其扩频码为2.046MHz，最大的相关处理时间为
Figure QLYQS_17
ms，在相关处理时， GPS系统的信号的抽取后数据率采用A，BD2系统的信号的抽取后数据率采用2A，则GPS系统的信号相关处理时需要的存储器大小是
Figure QLYQS_18
，BD2系统的信号相关处理时需要的存储器大小是
Figure QLYQS_19
，两者所需的存储器大小一样，因此输入数据存储器复用，相关处理时BD2和GPS的相关器复用；
相关处理是进行卫星号、多普勒频道以及码片位置三维的遍历，每个码片有两个采样点，在相关处理前，将相邻的两个采样点数据进行直接相加，处理后的输入信号数据率与BD2和GPS的基带信号的扩频码速率一样，输入信号数据率与扩频码速率一样的情况下实际实现2倍采样，完成数据压缩处理；
所述在相关处理前，将相邻的两个采样点数据进行直接相加包括：设置一个状态变量OFFSET，第一次随机处理输入数据时，设OFFSET=1，如果第一次随机处理的数据为D1+D2，D3+D4，D5+D6，…，其中，D1表示第一个采样点数据，利用数据起始位置可以捕获卫星，说明本次利用的数据起始位置是正确的相加模式情况，如果没有捕获到该卫星，则需要重新进行一次相关运算，此时，将OFFSET=0，卫星号和多普勒都不变，将原来读取数据起始位置往后移动一个数据或奇数个数据得到第二次随机处理的数据为D2+D3，D4+D5，D6+D7，…，利用第二次随机处理的数据起始位置进行捕获卫星处理。
7.根据权利要求6所述的基于双模导航SOC芯片的数据处理系统，其特征在于，数字下变频处理模块还用于：对GPS系统的信号和BD2系统的信号，宽带模拟射频前端通道直接采样频率是
Figure QLYQS_20
，FIR滤波器的阶数设置为采样频率的整数倍，且FIR滤波器系数由CPU配置，通过AMBA总线送至基带处理电路中数字下变频电路子单元，数字下变频电路子单元是一个GPS和BD2复用电路单元，对于GPS系统和BD2系统设置不同的控制时序。
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