一种多系统兼容导航接收机的设计与实现

一种多系统兼容导航接收机的设计与实现

随着中国北斗卫星网络系统的建立，中国的卫星导航业务面临着重大变化。1系统总体控制中的多系统卫星导航问题多系统兼容导航接收机的设计主要在于硬件部分兼容导航芯片的选择和软件部分系统兼容性设计。针对当前导航接收机的主流市场,仍然采用嵌入式处理器,并且搭配以操作系统,实现各种智能控制和良好的用户界面嵌入式系统包含了硬件和软件2个方面,其中硬件主要由嵌入式处理器、存储器、I/O端口以及相关外围器件和电路组成,软件部分主要由嵌入式操作系统及相应的应用软件系统组成。应用程序(包括某些第3方软件包)控制着整个系统的运作和行为;而操作系统对各个任务(应用程序)进行调度,协调各个任务同步地对硬件进行控制,实现软硬件结合,达到预定的各项功能。文中以嵌入式平台STM-32为平台,搭配前端多系统兼容性导航OTrack-32,用于控制提取相关卫星导航信息,监测GPS和北斗二号导航卫星信号,对2个系统的卫星信号分别进行检测、识别、处理、比较并进行相关数据处理实现多系统卫星导航的关键处理。而通过嵌入式处理器,配以操作系统,对前方采集到的信号进行对比和运算,完成用户和系统的交互式处理,并由LCD显示到当前屏幕中给予导航的相关指导信息,从而实现一种多功能兼容性导航接收机。2系统导航芯片多系统兼容维系导航机主要考虑整个系统的兼容问题,选择相关接收都系统导航卫星的芯片在本系统中主要采用国产导航芯片OTrack-32多系统导航芯片实现的接收多颗卫星系统,由于此芯片对北斗和GPS信号能进行高效的信号处理,配以高效嵌入式处理平台及LCD显示模块和无线通信模块实现接收机现场显示和无线数据的收发。系统的整体原理硬件设计框图如图1所示。3o既支持高达4路信号编码模块联星公司OTrack-32多系统兼容卫星导航芯片,采用Host-Base架构设计,可根据需要,配合不同性能的CPU组成适应多种载体应用的接收机。OTrack-32可兼容支持ARM、MIPS等多种处理器类型,支持高达4路的RF信号输入,目前可兼容接收北斗二号/GPS/GLONASS信号,未来可扩展支持Galileo信号。OTrack-32芯片采用了一种新的基于匹配滤波器的捕获结构,该结构在功耗和面积方面明显优于传统结构,能够同时对多颗卫星信号进行快速捕获。OTrack-32芯片的跟踪模块具有32个独立的跟踪通道,能够分别对BD2、GPS或LONASS进行稳定跟踪,通道之间完全独立,互不影响,具有很好的灵活性,在不同的应用背景下可以通过不同的参数配置来实现不同的跟踪策略,从而保证即便在弱信号的情况下依然稳定的跟踪。联星公司基于OTrack-32的优异性能OTrack-32应用电路如图2所示。3.1u2009ttl电平转换电路由于多系统导航芯片接收并处理相关导航卫星信号图3为通信电平转换的工作原理图。首先,通过数据传送引脚TXD将串行数据通过TTL电平传送到专用电平转换芯片SP3232接收端RXD引脚上,通过相关内部转换电路实现TTL电平到RS232电平间的转换,再由其输出端引脚将其电平转换为232输出到串口平台。3.2并行ui显示模式实时显示控制领域中,实现数据的显示是非常重要的,用户对实时数据的要求和智能性的要求,一般采用LCD12864显示屏通过平行总线方式实时显示,由于IO口存余量较大因此,并行IO可以通过相关实现采用总线控制方式实时显示,相比较串行实现方式,并行显示方式能够对大规模、高速率的数据快速显示而不影响其通信速度,而串行显示,往往需要在软件中考虑实时和通信速率的因素其优势正逐渐减少。3.3无线传感器电路STM32-110作为一种32位高性能、低成本、低功耗的嵌入式RISC微处理器。普遍应用于工业控制4系统软件设计本文的软件设计主要是与系统相关的任务设计以及输入输出显示任务设计,包括GPS导航任务、数据传输任务、图形显示任务和键盘动作处理任务。系统的整体软件设计流程如图4所示。对输入的导航数据首先进行预处理,使输入数据进行内部处理包括采样、滤波、运算、分析,而后进行两个导航系统相互兼容性数据的处理功能。数据的处理功能是将采集到的数据转换为电压数据后一方面用于显示,另一方面用于发送到无线网络,为了防止过多占用平台内存,选择将数据写入到文件保存方式,保存到ARMSTM32自带的NANDFlash中。从而实现导航数据的显示和处理。5硬件电路设计文中采用片内集成了大量外设的嵌入式系统设计了多系统导航接收机的电路,该硬件设计包含了导航电路、电平转换电路、LCD显示电路、无线数据收发、电源电路、复