專利名稱：：全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)及其實(shí)時(shí)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電子
技術(shù)領(lǐng)域：
的導(dǎo)航、定位設(shè)備和實(shí)時(shí)處理，尤旨一種利用現(xiàn)代科技手段，通過(guò)接收到的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositioningSystem)信號(hào)，進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和實(shí)時(shí)處理，應(yīng)用于信號(hào)采樣和計(jì)算機(jī)軟件處理的實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)裝置及其實(shí)時(shí)處理方法。
背景技術(shù)：
：目前，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS軟件接收機(jī)憑著其可修改性以及低成本的優(yōu)點(diǎn)，逐漸顯示出了自己的優(yōu)勢(shì)。目前的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS軟件接收機(jī)缺點(diǎn)是接收機(jī)在常用的windowsXP操作系統(tǒng)中信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性差，定位結(jié)果不能及時(shí)響應(yīng)衛(wèi)星信號(hào)的多普勒頻移，影響了定位的精度，要做到實(shí)時(shí)處理往往需要在專門(mén)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，影響推廣。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述不足之處，本發(fā)明的主要目的旨在提供一種通過(guò)把基帶相關(guān)處理部分完全放到計(jì)算機(jī)里實(shí)現(xiàn)，即把射頻RF(RadioFrequency)端的采樣信號(hào)直接送入計(jì)算機(jī)，然后由微處理器完成全部的運(yùn)算；采用Windows操作系統(tǒng)的程序進(jìn)行信號(hào)的處理，通過(guò)信號(hào)采樣傳輸模塊和高速數(shù)字信號(hào)采集卡，又通過(guò)數(shù)字信號(hào)采集卡把中頻采樣信號(hào)送入計(jì)算機(jī)內(nèi)存等有關(guān)接口，應(yīng)用新的數(shù)字信號(hào)處理算法，完成GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲，跟蹤，星歷解調(diào)，偽距測(cè)量及位置解算；成功實(shí)現(xiàn)軟件接收機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行，達(dá)到既能快速信號(hào)處理和實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，又具有較高精度和靈敏度的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)及其實(shí)時(shí)處理方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是硬件部分主要解決如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)采樣傳輸模塊和高速數(shù)字信號(hào)采集卡問(wèn)題；又如何通過(guò)數(shù)字信號(hào)采集卡把中頻采樣信號(hào)送入計(jì)算機(jī)內(nèi)存等有關(guān)接口問(wèn)題；軟件部分主要解決如何運(yùn)行在windowsXP環(huán)境下的計(jì)算機(jī)軟件的基帶信號(hào)處理問(wèn)題，以及在微軟windowsXP系統(tǒng)上如何實(shí)現(xiàn)軟件的實(shí)時(shí)運(yùn)行等有關(guān)技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該裝置由復(fù)雜可編程邏輯器件、總線、接口、天線、移位寄存器、存儲(chǔ)器、插座、A/D和計(jì)算機(jī)等部件組成，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有32位數(shù)字信號(hào)采集卡，32位數(shù)字信號(hào)采集卡插在計(jì)算機(jī)主機(jī)板周邊元件擴(kuò)展接口PCI插槽上，通過(guò)周邊元件擴(kuò)展接口PCI總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)通過(guò)天線接收來(lái)自全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星的無(wú)線導(dǎo)航信號(hào)，經(jīng)由射頻信號(hào)采樣模塊后，將2位數(shù)字信號(hào)傳遞到串并轉(zhuǎn)換接口模塊，經(jīng)串并轉(zhuǎn)換接口模塊的輸出信號(hào)通過(guò)基于通用處理器的計(jì)算程序軟件，而非全球定位系統(tǒng)GPS專用基帶處理芯片進(jìn)行基帶信號(hào)的處理，各模塊組合為一整體的軟件接收機(jī)，該裝置至少包括-一信號(hào)采樣傳輸模塊中由射頻信號(hào)采樣模塊和串并轉(zhuǎn)換接口模塊組成，天線與信號(hào)采樣傳輸模塊中的射頻信號(hào)采樣模塊的輸入端相連接，射頻信號(hào)采樣模塊將天線輸入的無(wú)線導(dǎo)航信號(hào)采樣并數(shù)模轉(zhuǎn)換，射頻信號(hào)采樣模塊的輸入輸出端和串并轉(zhuǎn)換接口模塊的輸出輸入端相互連接，串并轉(zhuǎn)換接口模塊的輸出端輸出數(shù)字信號(hào)傳遞至32位數(shù)字信號(hào)采集卡的輸入端；一計(jì)算機(jī)軟件處理模塊由采樣信號(hào)與本地信號(hào)相關(guān)處理和信號(hào)捕獲、跟蹤、同步、導(dǎo)航解算模塊組成，采樣信號(hào)與本地信號(hào)相關(guān)處理的輸入輸出端與信號(hào)捕獲、跟蹤、同步、導(dǎo)航解算模塊的輸出輸入端相互連接；一32位數(shù)字信號(hào)采集卡通過(guò)周邊元件擴(kuò)展接口PCI(PeripheralComponentInterconnect)總線與計(jì)算機(jī)軟件處理模塊中的采樣信號(hào)與本地信號(hào)相關(guān)處理的輸入端相互連接，計(jì)算機(jī)獲取32位數(shù)字信號(hào)采集卡的數(shù)據(jù)后，通過(guò)軟件處理，完成接收機(jī)的工作。所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的射頻信號(hào)采樣模塊通過(guò)連接插座和串并轉(zhuǎn)換接口模塊中的各部件相連接，其中一射頻信號(hào)采樣模塊由GP2015芯片和串口組成，GP2015芯片依次輸出兩位串行數(shù)字信號(hào)，一位為符號(hào)位，一位為幅值位，分別通過(guò)連接插座與串并轉(zhuǎn)換接口模塊中驅(qū)動(dòng)芯片的相應(yīng)各輸入端口相連接；GP2015芯片輸出一采樣時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)連接插座與串并轉(zhuǎn)換接口模塊中驅(qū)動(dòng)芯片的相應(yīng)輸入端相連接；串口輸入輸出兩個(gè)TTL電平的發(fā)送和接收信號(hào)，串口的輸出發(fā)送信號(hào)通過(guò)連接插座與串并轉(zhuǎn)換接口模塊中串口電平轉(zhuǎn)換的相應(yīng)輸入端口相連接，串口電平轉(zhuǎn)換的輸出接收信號(hào)與串口的相應(yīng)輸入端相連接；一串并轉(zhuǎn)換接口模塊主要由復(fù)雜可編程邏輯器件、直流電源變換、開(kāi)關(guān)、串口電平轉(zhuǎn)換、邊界掃描接口和小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SCSI接口組成，串并轉(zhuǎn)換接口模塊接受12V直流供電，電源經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)后有一路輸入至直流電源變換模塊的輸入端，直流電源變換的輸出為電源3.3V，分為五路輸出第一路供電信號(hào)傳遞到指示燈的相應(yīng)輸入端；第二路供電信號(hào)傳遞到復(fù)雜可編程邏輯器件的相應(yīng)輸入端；第三路供電信號(hào)同時(shí)傳遞到串口電平轉(zhuǎn)換和邊界掃描接口的相應(yīng)輸入端；第四路供電信號(hào)傳遞到跳線開(kāi)關(guān)的相應(yīng)輸入端，跳線開(kāi)關(guān)閉合后，則有源天線供電和電源3.3V連通，有源天線供電信號(hào)同時(shí)傳遞到天線；第五路供電信號(hào)通過(guò)連接插座傳遞到射頻信號(hào)采樣模塊的相應(yīng)輸入端；一復(fù)雜可編程邏輯器件接受來(lái)自GP2015芯片的三路輸出信號(hào)符號(hào)位、幅值位和采樣時(shí)鐘分別經(jīng)過(guò)連接插座和驅(qū)動(dòng)芯片后輸入至復(fù)雜可編程邏輯器件的相應(yīng)輸入端；復(fù)雜可編程邏輯器件在采樣時(shí)鐘的上升沿讀取符號(hào)位和幅值位的電平，在采樣時(shí)鐘的每16個(gè)上升沿之后，復(fù)雜可編程邏輯器件分別采樣了16個(gè)符號(hào)位和幅值位的電平，并將其輸出變成2個(gè)16位的并行數(shù)據(jù)并行符號(hào)位和并行幅值位，且分別輸出至小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SCSI接口的相應(yīng)輸入端；復(fù)雜可編程邏輯器件還將采樣時(shí)鐘16分頻后變成16分頻采樣時(shí)鐘也輸出至小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SCSI接口的相應(yīng)輸入端；小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SCSI接口的輸出端與數(shù)字信號(hào)采集卡的輸入端相互連接；復(fù)雜可編程邏輯器件的輸入輸出與邊界掃描接口模塊的輸出輸入端相互連接；一串口電平轉(zhuǎn)換的輸出接收信號(hào)通過(guò)連接插座與串口模塊的相應(yīng)輸入端口相連接，并接收來(lái)自串口的輸出發(fā)送信號(hào)通過(guò)連接插座與串口電平轉(zhuǎn)換模塊的相應(yīng)輸入端口相連接；串口電平轉(zhuǎn)換將TTL電平的發(fā)送信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS232電平的傳輸電平發(fā)送信號(hào)傳遞到串口插座模塊的相應(yīng)輸入端，并將RS232電平的傳輸電平接收信號(hào)傳遞到串口電平轉(zhuǎn)換模塊的相應(yīng)輸入端，經(jīng)串口電平轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平的接收信號(hào)通過(guò)連接插座傳遞到串口模塊的相應(yīng)輸入端。所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的復(fù)雜可編程邏輯器件U2芯片分別與邊界掃描接口、直流電源變換U1芯片、串口電平轉(zhuǎn)換U4芯片和驅(qū)動(dòng)芯片U3芯片模塊的相應(yīng)端口相互連接；其中一復(fù)雜可編程邏輯器件U2芯片的引腳48、83、45和47分別與邊界掃描接口模塊中JP1插座的引腳4、3、2和1的相應(yīng)端口相互并行連接，JP1插座的引腳6同時(shí)分別與直流電源變換Ul芯片的引腳6、串口電平轉(zhuǎn)換U4芯片的引腳16和驅(qū)動(dòng)芯片U3芯片的引腳20的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件U2芯片的引腳5、26、38、51、57、88和98相互并行連接后同時(shí)與直流電源變換Ul芯片的引腳6和驅(qū)動(dòng)芯片U3芯片的引腳20的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件U2芯片的引腳21、31、44、62、69、75、84和100的相應(yīng)端口相互并行連接后接地；所述復(fù)雜可編程邏輯器件U2芯片的引腳97、96和22分別與驅(qū)動(dòng)芯片U3芯片的引腳18、16、14相應(yīng)端口相互并行連接；引腳95與J2插座的引腳2的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件U2芯片的引腳33、32、30、29、20、19、16和15分別與J2插座的引腳54、53、52、51、48、47、45和44的相應(yīng)端口相互連接；引腳14和17分別與J2插座的引腳10和12的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件U2芯片的引腳56、58、54、53、49、46、41、40和36分別與J2插座的引腳67、54、52、51、29、28、26、25和23的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件U2芯片的引腳35、34、28、25、24和18分別與J2插座的引腳22、21、17、16、15和13的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件U2芯片的引腳37、39、42、43、50、52和55分別與J2插座的引腳57、58、60、61、63、64和66的相應(yīng)端口相互連接。所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的串口電平轉(zhuǎn)換U4芯片分別與Jl插座和JP3插座的模塊的相應(yīng)端口相互連接；其中一串口電平轉(zhuǎn)換U4芯片引腳1通過(guò)電容C6與引腳3端口相互連接；引腳4通過(guò)電容C7與引腳5端口相互連接；所述串口電平轉(zhuǎn)換U4芯片的引腳16的一路分別與電源3.3V和JP3、JP6插座的引腳2的相應(yīng)端口相互連接，另一路通過(guò)電容C9分別有兩路連接第一路與JP3插座的引腳10、13、16和18端口相互連接，第二路與Jl插座的引腳5和M芯片的引腳15端口相互連接，并分別通過(guò)電容C8、C10與U4芯片的引腳2和4端口相互連接；所述串口電平轉(zhuǎn)換U4芯片的引腳13和14分別與Jl插座的引腳3和2的相應(yīng)端口相互連接；所述串口電平轉(zhuǎn)換U4芯片的引腳11和12分別與JP3插座的引腳11和12的相應(yīng)端口相互連接。所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的直流電源變換Ul芯片的引腳l同時(shí)與電容C2的一端和二極管D1的負(fù)極的相應(yīng)端口相互連接；引腳2的一路通過(guò)電容C1后接地，另一路經(jīng)由開(kāi)關(guān)S1和插座Pl后接地；引腳3分別同時(shí)與穩(wěn)壓管D2的負(fù)端、電容C2的另一端和電感L1的一端的相應(yīng)端口相互連接；引腳4接地；引腳6分別同時(shí)與電容C4的一端、發(fā)光二極管DSI的電源端和電感Ll的另一端的相應(yīng)端口相互連接；引腳7通過(guò)電容C3和電阻R1后接地；引腳8接地。所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片U3芯片引腳1和19相互并行連接后接地，引腳20經(jīng)電容C5和引腳10相互并行連接后接地；引腳2、4和6分別與JP2插座的引腳1、2和3的相應(yīng)端口相互連接；引腳14、16和18分別與復(fù)雜可編程邏輯器件U2芯片的引腳97、96和22的相應(yīng)端口相互連接。一種全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的實(shí)時(shí)處理方法，該方法通過(guò)基于通用處理器的計(jì)算程序軟件，而非全球定位系統(tǒng)GPS專用基帶處理芯片進(jìn)行基帶信號(hào)的處理，采用運(yùn)行在windowsXP環(huán)境下的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行基帶信號(hào)的處理，應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理算法，在微軟windowsXP系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了軟件的實(shí)時(shí)運(yùn)行；通過(guò)天線接收來(lái)自全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星的無(wú)線導(dǎo)航信號(hào)，經(jīng)由射頻信號(hào)采樣模塊、串并轉(zhuǎn)換接口模塊和串并轉(zhuǎn)換模塊后，將輸出信號(hào)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理;在程序的軟件相關(guān)器中實(shí)現(xiàn)本地信號(hào)與接收到的數(shù)字中頻信號(hào)的相關(guān)將數(shù)字中頻信號(hào)與本地載波信號(hào)混合、與本地C/A即時(shí)碼、超前減去滯后碼相關(guān)，采用位運(yùn)算的方式進(jìn)行操作；相關(guān)的結(jié)果用于全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星信號(hào)的捕獲，跟蹤；在對(duì)全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤過(guò)程中完成星歷解調(diào)，偽距測(cè)量及位置解算的工作，并且每秒一次的實(shí)時(shí)輸出定位結(jié)果；該基帶實(shí)時(shí)處理的具體工作步驟是步驟l.軟件初始化步驟2.判斷是否實(shí)時(shí)處理執(zhí)行完軟件初始化模塊后，則進(jìn)入判斷是否實(shí)時(shí)處理模塊的輸入端；步驟3.從數(shù)據(jù)采集卡讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理如果是執(zhí)行實(shí)時(shí)處理，則進(jìn)入從數(shù)據(jù)采集卡讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理模塊；如果不執(zhí)行實(shí)時(shí)處理，則進(jìn)入事后處理，從文件讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)模塊的輸入端；步驟4.粗捕獲執(zhí)行完從數(shù)據(jù)采集卡讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理模塊后，則進(jìn)入粗捕獲模塊；執(zhí)行完事后處理，從文件讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)模塊后，則進(jìn)入粗捕獲模塊的輸入端；步驟5.啟動(dòng)跟蹤線程執(zhí)行完粗捕獲模塊后，則進(jìn)入啟動(dòng)跟蹤線程模塊的輸入端；步驟6.—次讀入l秒需處理的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理執(zhí)行完啟動(dòng)跟蹤線程模塊后，則進(jìn)入一次讀入l秒需處理的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理模塊的輸入端；步驟7.判斷是否存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星執(zhí)行完一次讀入l秒需處理的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理模塊后，則進(jìn)入判斷是否存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星模塊？如果有存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星，則進(jìn)入細(xì)捕獲，分配通道模塊;200710170527.9說(shuō)明書(shū)第8/30頁(yè)如果沒(méi)有存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星，則進(jìn)入跟蹤處理模塊的輸入端；步驟8.跟蹤處理執(zhí)行完細(xì)捕獲，分配通道模塊后，則進(jìn)入跟蹤處理模塊，當(dāng)沒(méi)有存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星時(shí)，則進(jìn)入跟蹤處理模塊的輸入端；步驟9.搜索GPS衛(wèi)星執(zhí)行完跟蹤處理模塊后，則進(jìn)入搜索GPS衛(wèi)星模塊的輸入端；步驟IO.導(dǎo)航解算執(zhí)行完搜索GPS衛(wèi)星模塊后，則進(jìn)入導(dǎo)航解算模塊，進(jìn)行位運(yùn)算操作，將射頻采樣信號(hào)與載波混合之后的基帶混合結(jié)果，進(jìn)一步與本地C/A碼做相關(guān)混合，分別計(jì)算結(jié)果，再實(shí)時(shí)輸出定位結(jié)果；步驟11.判斷是否停止跟蹤線程執(zhí)行完導(dǎo)航解算模塊后，則進(jìn)入判斷是否停止跟蹤線程模塊？如果是停止跟蹤線程，則進(jìn)入停止跟蹤線程模塊；如果非停止跟蹤線程，則反饋進(jìn)入一次讀入l秒需處理的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理模塊的輸入端；步驟12.判斷是否重新啟動(dòng)跟蹤線程執(zhí)行完停止跟蹤線程模塊后，則進(jìn)入判斷是否重新啟動(dòng)跟蹤線程模塊？如果是重新啟動(dòng)跟蹤線程，則進(jìn)入啟動(dòng)跟蹤線程模塊的輸入端；如果非重新啟動(dòng)跟蹤線程，則進(jìn)入退出模塊。所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的實(shí)時(shí)處理方法的本地信號(hào)與接收到的數(shù)字中頻信號(hào)的相關(guān)過(guò)程中，基帶算法部分的具體工作步驟是步驟l.本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)的計(jì)算設(shè)本地載波信號(hào)由符號(hào)位和幅值位組成，分別按位存放在兩個(gè)變量中，本地C/A碼采用即時(shí)碼、超前碼減去滯后碼兩路，采用l位采樣，0代表-1，l代表+l，事先生成的本地偽隨機(jī)粗捕獲碼與載波類(lèi)似，符號(hào)位和幅值位分別按位存放在兩個(gè)變量中，則本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)為xsmxcos式中為f'時(shí)刻本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)的I相，為f'時(shí)刻本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)的Q相，qW為本地復(fù)現(xiàn)的C/A碼，"和"+'為第k和第k+l個(gè)C/A碼周期開(kāi)始時(shí)間的估計(jì)值，A為本地C/A碼的時(shí)間偏移量，即時(shí)碼對(duì)應(yīng)A二O，超前碼對(duì)應(yīng)A為正，滯后碼對(duì)應(yīng)A為負(fù)，y妙為本地載波的柵格頻率，^一為本地載波零相位的時(shí)間；步驟2.數(shù)字中頻信號(hào)的計(jì)算設(shè)接收到的時(shí)域L1C/A信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻RF模塊下變頻至1.405MHz，并以5.714MHz的采樣頻率進(jìn)行采樣，則數(shù)字中頻信號(hào)為0.001()sin[2;r-<^]+式中，y")為第t時(shí)刻采樣的數(shù)字中頻信號(hào)，4為幅度，^為導(dǎo)航數(shù)據(jù)位，q[^為C/A碼，^為采樣時(shí)間，^和、"i為第k和第k+l個(gè)C/A碼周期的開(kāi)始時(shí)間，下標(biāo)j表示某一顆特定的GPS衛(wèi)星；數(shù)字中頻信號(hào)采用2位量化，也按位存放在一個(gè)變量中；步驟3.數(shù)字中頻信號(hào)與本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)中頻率本地載波混合，并與C/A碼混合后信號(hào)的計(jì)算設(shè)數(shù)字中頻信號(hào)與本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)中頻率最靠近載頻的本地載波混合，并與C/A碼混合后的信號(hào)積分累加后則為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage21</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage21</formula>式中，g代表第g個(gè)本地復(fù)現(xiàn)載波的頻率柵格，j代表某一顆特定的GPS衛(wèi)星，k代表第k個(gè)C/A碼周期，；(A)為積分累積之后的I相混合信號(hào)，&^A)為積分累積之后的Q相混合信號(hào)，q"l為本地復(fù)現(xiàn)的C/A碼，^和""'為第k和第k+l個(gè)C/A碼周期開(kāi)始時(shí)間的估計(jì)值，A為本地C/A碼的時(shí)間偏移量，即時(shí)碼對(duì)應(yīng)^=0，超前碼對(duì)應(yīng)A為正，滯后碼對(duì)應(yīng)A為負(fù)，i&為本地載波的柵格頻率，、A為本地載波零相位的時(shí)間。本發(fā)明的有益效果是該裝置在微軟windowsXP系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)運(yùn)行，可以實(shí)時(shí)輸出定位結(jié)果；軟件接收機(jī)的主要功能都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)階段的測(cè)試結(jié)果表明，軟件接收機(jī)的性能指標(biāo)都已經(jīng)達(dá)到了項(xiàng)目要求，比如捕獲的準(zhǔn)確性，冷啟動(dòng)時(shí)間，跟蹤環(huán)的正確性和穩(wěn)定性；該軟件采用位運(yùn)算的方式進(jìn)行操作，減少了運(yùn)算量，提高了處理速度，其信號(hào)處理的快速性可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，并具有較高的精度和靈敏度。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。附圖1為本發(fā)明計(jì)算機(jī)加數(shù)字信號(hào)采集卡的開(kāi)發(fā)方案框圖;附圖2為本發(fā)明系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方框圖；附圖3為本發(fā)明信號(hào)采樣傳輸模塊結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4為本發(fā)明接口板電路原理附圖5為本發(fā)明串口電平轉(zhuǎn)換電路原理圖；附圖6為本發(fā)明直流電源變換電路原理圖；附圖7為本發(fā)明復(fù)雜可編程邏輯器件電路原理圖;附圖8為本發(fā)明基帶實(shí)時(shí)處理的程序流程示意圖;附圖9為傳統(tǒng)接收機(jī)的數(shù)據(jù)處理方式示意圖；附圖10為本發(fā)明實(shí)時(shí)處理方式示意附圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明l一計(jì)算機(jī)軟件處理模塊；ll一采樣信號(hào)與本地信號(hào)相關(guān)處理；12—信號(hào)捕獲、跟蹤、同步、導(dǎo)航解算；2—32位數(shù)字信號(hào)采集卡；3—信號(hào)采樣傳輸模塊；31—射頻信號(hào)采樣模塊3101—GP2015芯片；3102—串口；3103—符號(hào)位；3104—幅值位；3105—采樣時(shí)鐘；3106—發(fā)送；3107—接收；4一天線；10—計(jì)算機(jī)；33—串并轉(zhuǎn)換；32—串并轉(zhuǎn)換接口模塊；3201—復(fù)雜可編程邏輯器件；3202—直流電源變換；3203—開(kāi)關(guān)；3204—指示燈；3205—串口電平轉(zhuǎn)換；3206—邊界掃描接口；3207—串口插座；3208—小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SCSI接口；3209—連接插座；3210—電源3.3V;3211—并行符號(hào)位；3212—并行幅值位；3213—16分頻采樣時(shí)鐘；3214—傳輸電平發(fā)送信號(hào)；3215—傳輸電平接收信號(hào)；3216—驅(qū)動(dòng)芯片；501—軟件初始化；3217—跳線開(kāi)關(guān)；502—實(shí)時(shí)處理；3218—有源天線供電；503—從數(shù)據(jù)采集卡讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理；504—事后處理，從文件讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)；505—粗捕獲；506—啟動(dòng)跟蹤線程；507——次讀入1秒需處理的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理；508—存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星；509—細(xì)捕獲，分配通道；510—跟蹤處理；511—搜索GPS衛(wèi)星；512—導(dǎo)航解算；513—重新啟動(dòng)跟蹤線程；514—停止跟蹤線程；515—停止跟蹤線程；516—退出；601—跟蹤工作狀態(tài)；602—跟蹤空閑狀態(tài)；603—捕獲工作狀態(tài)；604—捕獲空閑狀態(tài)；701—跟蹤工作處理；702—捕獲工作處理；703—空閑狀態(tài)；具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱附圖l、2、3、4、5、6、7所示，本發(fā)明采用自行開(kāi)發(fā)的基于微軟公司的Windows操作系統(tǒng)的程序進(jìn)行信號(hào)的處理，通過(guò)信號(hào)采樣傳輸模塊和高速數(shù)字信號(hào)采集卡，通過(guò)數(shù)字信號(hào)采集卡把中頻采樣信號(hào)送入計(jì)算機(jī)內(nèi)存等有關(guān)接口，應(yīng)用了新的數(shù)字信號(hào)處理算法，成功實(shí)現(xiàn)了軟件接收機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行。本發(fā)明由復(fù)雜可編程邏輯器件、總線、接口、天線、移位寄存器、存儲(chǔ)器、插座、A/D和計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)10內(nèi)設(shè)有32位數(shù)字信號(hào)采集卡2，32位數(shù)字信號(hào)采集卡2插在計(jì)算機(jī)主機(jī)板周邊元件擴(kuò)展接口PCI插槽上，通過(guò)周邊元件擴(kuò)展接口PCI總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)通過(guò)天線4接收來(lái)自全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星的無(wú)線導(dǎo)航信號(hào)，經(jīng)由射頻信號(hào)采樣模塊31后，將2位數(shù)字信號(hào)傳遞到串并轉(zhuǎn)換33模塊，經(jīng)串并轉(zhuǎn)換33模塊的輸出信號(hào)通過(guò)基于通用處理器的計(jì)算程序軟件，而非全球定位系統(tǒng)GPS專用基帶處理芯片進(jìn)行基帶信號(hào)的處理，各模塊組合為一整體的軟件接收機(jī)，其特征在于該裝置至少包括一信號(hào)采樣傳輸模塊3中由射頻信號(hào)采樣模塊31和串并轉(zhuǎn)換接口模塊32組成，天線4與信號(hào)采樣傳輸模塊3中的射頻信號(hào)采樣模塊31的輸入端相連接，射頻信號(hào)采樣模塊31將天線4輸入的無(wú)線導(dǎo)航信號(hào)采樣并數(shù)模轉(zhuǎn)換，射頻信號(hào)采樣模塊31的輸入輸出端和串并轉(zhuǎn)換接口模塊32的輸出輸入端相互連接，串并轉(zhuǎn)換接口模塊32的輸出端輸出數(shù)字信號(hào)傳遞至32位數(shù)字信號(hào)采集卡2的輸入端；一計(jì)算機(jī)軟件處理模塊1由采樣信號(hào)與本地信號(hào)相關(guān)處理11和信號(hào)捕獲、跟蹤、同步、導(dǎo)航解算12模塊組成，采樣信號(hào)與本地信號(hào)相關(guān)處理11的輸入輸出端與信號(hào)捕獲、跟蹤、同步、導(dǎo)航解算12模塊的輸出輸入端相互連接；一32位數(shù)字信號(hào)采集卡2通過(guò)周邊元件擴(kuò)展接口PCI總線與計(jì)算機(jī)軟件處理模塊1中的采樣信號(hào)與本地信號(hào)相關(guān)處理11的輸入端相互連接，計(jì)算機(jī)10獲取32位數(shù)字信號(hào)采集卡2的數(shù)據(jù)后，通過(guò)軟件處理，完成接收機(jī)的工作。請(qǐng)參閱附圖3所示，所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的射頻信號(hào)采樣模塊31通過(guò)連接插座3209和串并轉(zhuǎn)換接口模塊32中的各部件相連接，其中-一射頻信號(hào)采樣模塊31由GP2015芯片3101和串口3102組成，GP2015芯片3101依次輸出兩位串行數(shù)字信號(hào)，一位為符號(hào)位3103，一位為幅值位3104，分別通過(guò)連接插座3209與串并轉(zhuǎn)換接口模塊32中驅(qū)動(dòng)芯片3216的相應(yīng)各輸入端口相連接；GP2015芯片3101輸出一采樣時(shí)鐘3105信號(hào)通過(guò)連接插座3209與串并轉(zhuǎn)換接口模塊32中驅(qū)動(dòng)芯片3216的相應(yīng)輸入端相連接；串口3102輸入輸出兩個(gè)TTL電平的發(fā)送3106和接收3107信號(hào)，串口3102的輸出發(fā)送3106信號(hào)通過(guò)連接插座3209與串并轉(zhuǎn)換接口模塊32中串口電平轉(zhuǎn)換3205的相應(yīng)輸入端口相連接，串口電平轉(zhuǎn)換3205的輸出接收3107信號(hào)與串口3102的相應(yīng)輸入端相連接；一串并轉(zhuǎn)換接口模塊32主要由復(fù)雜可編程邏輯器件3201、直流電源變換3202、開(kāi)關(guān)3203、串口電平轉(zhuǎn)換3205、邊界掃描接口3206和小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SCSI接口3208組成，串并轉(zhuǎn)換接口模塊32接受12V直流供電，電源經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)3203后有一路輸入至直流電源變換3202模塊的輸入端，直流電源變換3202的輸出為電源3.3V3210，分為五路輸出第一路供電信號(hào)傳遞到指示燈3204的相應(yīng)輸入端；第二路供電信號(hào)傳遞到復(fù)雜可編程邏輯器件3201的相應(yīng)輸入端；第三路供電信號(hào)同時(shí)傳遞到串口電平轉(zhuǎn)換3205和邊界掃描接口3206的相應(yīng)輸入端；第四路供電信號(hào)傳遞到跳線開(kāi)關(guān)3217的相應(yīng)輸入端，跳線開(kāi)關(guān)閉合后，則有源天線供電3218和電源3.3V3210連通，有源天線供電3218信號(hào)同時(shí)傳遞到天線；第五路供電信號(hào)通過(guò)連接插座3209傳遞到射頻信號(hào)采樣模塊31的相應(yīng)輸入端；一復(fù)雜可編程邏輯器件3201接受來(lái)自GP2015芯片3101的三路輸出信號(hào)符號(hào)位3103、幅值位3104和采樣時(shí)鐘3105分別經(jīng)過(guò)連接插座3209和驅(qū)動(dòng)芯片3216后輸入至復(fù)雜可編程邏輯器件3201的相應(yīng)輸入端；復(fù)雜可編程邏輯器件3201在采樣時(shí)鐘3105的上升沿讀取符號(hào)位3103和幅值位3104的電平，在采樣時(shí)鐘3105的每16個(gè)上升沿之后，復(fù)雜可編程邏輯器件3201分別采樣了16個(gè)符號(hào)位3103和幅值位3104的電平，并將其輸出變成2個(gè)16位的并行數(shù)據(jù)并行符號(hào)位3211和并行幅值位3212，且分別輸出至小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SCSI接口3208的相應(yīng)輸入端；復(fù)雜可編程邏輯器件3201還將采樣時(shí)鐘310516分頻后變成16分頻采樣時(shí)鐘3213也輸出至小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SCSI接口3208的相應(yīng)輸入端；小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SCSI接口3208的輸出端與數(shù)字信號(hào)采集卡2的輸入端相互連接；復(fù)雜可編程邏輯器件3201的輸入輸出與邊界掃描接口3206模塊的輸出輸入端相互連接；一串口電平轉(zhuǎn)換3205的輸出接收3107信號(hào)通過(guò)連接插座3209與串口3102模塊的相應(yīng)輸入端口相連接，并接收來(lái)自串口3102的輸出發(fā)送3106信號(hào)通過(guò)連接插座3209與串口電平轉(zhuǎn)換3205模塊的相應(yīng)輸入端口相連接；串口電平轉(zhuǎn)換3205將TTL電平的發(fā)送3106信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS232電平的傳輸電平發(fā)送信號(hào)3214傳遞到串口插座3207模塊的相應(yīng)輸入端，并將RS232電平的傳輸電平接收信號(hào)3215傳遞到串口電平轉(zhuǎn)換3205模塊的相應(yīng)輸入端，經(jīng)串口電平轉(zhuǎn)換3205模塊轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平的接收3107信號(hào)通過(guò)連接插座3209傳遞到串口3102模塊的相應(yīng)輸入端。請(qǐng)參閱附圖4所示，所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的復(fù)雜可編程邏輯器件3201U2芯片分別與邊界掃描接口3206、直流電源變換3202Ul芯片、串口電平轉(zhuǎn)換3205U4芯片和驅(qū)動(dòng)芯片3216U3芯片模塊的相應(yīng)端口相互連接；其中一復(fù)雜可編程邏輯器件3201U2芯片的引腳48、83、45和47分別與邊界掃描接口3206模塊中JP1插座的引腳4、3、2和1的相應(yīng)端口相互并行連接，JP1插座的引腳6同時(shí)分別與直流電源變換3202Ul芯片的引腳6、串口電平轉(zhuǎn)換3205U4芯片的引腳16和驅(qū)動(dòng)芯片3216U3芯片的引腳20的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件3201U2芯片的引腳5、26、38、51、57、88和98相互并行連接后同時(shí)與直流電源變換3202Ul芯片的引腳6和驅(qū)動(dòng)芯片3216U3芯片的引腳20的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件3201U2芯片的引腳21、31、44、62、69、75、84和100的相應(yīng)端口相互并行連接后接地；所述復(fù)雜可編程邏輯器件3201U2芯片的引腳97、96和22分別與驅(qū)動(dòng)芯片3216U3芯片的引腳18、16、14相應(yīng)端口相互并行連接；引腳95與J2插座的引腳2的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件3201U2芯片的引腳33、32、30、29、20、19、16和15分別與J2插座的引腳54、53、52、51、48、47、45和44的相應(yīng)端口相互連接；引腳14和17分別與J2插座的引腳10和12的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件3201U2芯片的引腳56、58、54、53、49、46、41、40和36分別與J2插座的引腳67、54、52、51、29、28、26、25和23的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件3201U2芯片的引腳35、34、28、25、24和18分別與J2插座的引腳22、21、17、16、15和13的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件3201U2芯片的引腳37、39、42、43、50、52和55分別與J2插座的引腳57、58、60、61、63、64和66的相應(yīng)端口相互連接。請(qǐng)參閱附圖5所示，所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的串口電平轉(zhuǎn)換3205U4芯片分別與Jl插座和JP3插座的模塊的相應(yīng)端口相互連接；其中-一串口電平轉(zhuǎn)換3205M芯片引腳1通過(guò)電容C6與引腳3端口相互連接；引腳4通過(guò)電容C7與引腳5端口相互連接；所述串口電平轉(zhuǎn)換3205U4芯片的引腳16的一路分別與電源3.3V和JP3、JP6插座的引腳2的相應(yīng)端口相互連接，另一路通過(guò)電容C9分別有兩路連接第一路與JP3插座的引腳10、13、16和18端口相互連接，第二路與Jl插座的引腳5和U4芯片的引腳15端口相互連接，并分別通過(guò)電容C8、C10與U4芯片的引腳2和4端口相互連接；所述串口電平轉(zhuǎn)換3205U4芯片的引腳13和14分別與Jl插座的引腳3和2的相應(yīng)端口相互連接；所述串口電平轉(zhuǎn)換3205M芯片的引腳11和12分別與JP3插座的引腳11和12的相應(yīng)端口相互連接。請(qǐng)參閱附圖6所示，所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的直流電源變換3202Ul芯片的引腳1同時(shí)與電容C2的一端和二極管Dl的負(fù)極的相應(yīng)端口相互連接；引腳2的一路通過(guò)電容C1后接地，另一路經(jīng)由開(kāi)關(guān)Sl和插座Pl后接地；引腳3分別同時(shí)與穩(wěn)壓管D2的負(fù)端、電容C2的另一端和電感L1的一端的相應(yīng)端口相互連接；引腳4接地；引腳6分別同時(shí)與電容C4的一端、發(fā)光二極管DSI的電源端和電感Ll的另一端的相應(yīng)端口相互連接；引腳7通過(guò)電容C3和電阻R1后接地；引腳8接地。請(qǐng)參閱附圖3、4所示，所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片3216U3芯片引腳1和19相互并行連接后接地，引腳20經(jīng)電容C5和引腳10相互并行連接后接地；引腳2、4和6分別與JP2插座的引腳1、2和3的相應(yīng)端口相互連接；引腳14、16和18分別與復(fù)雜可編程邏輯器件3201U2芯片的引腳97、96和22的相應(yīng)端口相互連接。請(qǐng)參閱附圖8所示，一種全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的實(shí)時(shí)處理方法，該方法通過(guò)基于通用處理器的計(jì)算程序軟件，而非全球定位系統(tǒng)GPS專用基帶處理芯片進(jìn)行基帶信號(hào)的處理，采用運(yùn)行在windowsXP環(huán)境下的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行基帶信號(hào)的處理，應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理算法，在微軟windowsXP系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了軟件的實(shí)時(shí)運(yùn)行；通過(guò)天線4接收來(lái)自全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星的無(wú)線導(dǎo)航信號(hào)，經(jīng)由射頻信號(hào)采樣模塊31、串并轉(zhuǎn)換接口模塊32和串并轉(zhuǎn)換33模塊后，將輸出信號(hào)在計(jì)算機(jī)10中進(jìn)行處理；在程序的軟件相關(guān)器中實(shí)現(xiàn)本地信號(hào)與接收到的數(shù)字中頻信號(hào)的相關(guān)將數(shù)字中頻信號(hào)與本地載波信號(hào)混合、與本地C/A即時(shí)碼、超前減去滯后碼相關(guān)，采用位運(yùn)算的方式進(jìn)行操作；相關(guān)的結(jié)果用于全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星信號(hào)的捕獲，跟蹤；在對(duì)全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤過(guò)程中完成星歷解調(diào)，偽距測(cè)量及位置解算的工作，并且每秒一次的實(shí)時(shí)輸出定位結(jié)果；該基帶實(shí)時(shí)處理的具體工作步驟是步驟1.軟件初始化501步驟2.判斷是否實(shí)時(shí)處理502執(zhí)行完軟件初始化501模塊后，則進(jìn)入判斷是否實(shí)時(shí)處理502模塊的輸入端；步驟3.從數(shù)據(jù)采集卡讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理503如果是執(zhí)行實(shí)時(shí)處理，則進(jìn)入從數(shù)據(jù)采集卡讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理503模塊；如果不執(zhí)行實(shí)時(shí)處理，則進(jìn)入事后處理，從文件讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)504模塊的輸入端；步驟4.粗捕獲505執(zhí)行完從數(shù)據(jù)采集卡讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理503模塊后，則進(jìn)入粗捕獲505模塊；執(zhí)行完事后處理，從文件讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)504模塊后，則進(jìn)入粗捕獲505模塊的輸入端；步驟5.啟動(dòng)跟蹤線程506執(zhí)行完粗捕獲505模塊后，則進(jìn)入啟動(dòng)跟蹤線程506模塊的輸入端；步驟6.—次讀入l秒需處理的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理507執(zhí)行完啟動(dòng)跟蹤線程506模塊后，則進(jìn)入一次讀入l秒需處理的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理507模塊的輸入端；步驟7.判斷是否存在被捕獲但未分配通道的jl星508執(zhí)行完一次讀入l秒需處理的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理507模塊后，則進(jìn)入判斷是否存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星508模塊？如果有存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星，則進(jìn)入細(xì)捕獲，分配通道509模塊；如果沒(méi)有存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星，則進(jìn)入跟蹤處理510模塊的輸入端；步驟8.跟蹤處理510執(zhí)行完細(xì)捕獲，分配通道509模塊后，則進(jìn)入跟蹤處理510模塊，當(dāng)沒(méi)有存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星時(shí)，則進(jìn)入跟蹤處理510模塊的輸入端；步驟9.搜索GPS衛(wèi)星511執(zhí)行完跟蹤處理510模塊后，則進(jìn)入搜索GPS衛(wèi)星511模塊的輸入端；步驟10.導(dǎo)航解算512執(zhí)行完搜索GPS衛(wèi)星511模塊后，則進(jìn)入導(dǎo)航解算512模塊，進(jìn)行位運(yùn)算操作，將射頻采樣信號(hào)與載波混合之后的基帶混合結(jié)果，進(jìn)一步與本地C/A碼做相關(guān)混合，分別計(jì)算結(jié)果，再實(shí)時(shí)輸出定位結(jié)果；步驟11.判斷是否停止跟蹤線程515執(zhí)行完導(dǎo)航解算512模塊后，則進(jìn)入判斷是否停止跟蹤線程515模塊？如果是停止跟蹤線程515，則進(jìn)入停止跟蹤線程514模塊；如果非停止跟蹤線程515，則反饋進(jìn)入一次讀入l秒需處理的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理507模塊的輸入端；步驟12.判斷是否重新啟動(dòng)跟蹤線程513執(zhí)行完停止跟蹤線程514模塊后，則進(jìn)入判斷是否重新啟動(dòng)跟蹤線程513模塊？如果是重新啟動(dòng)跟蹤線程513，則進(jìn)入啟動(dòng)跟蹤線程506模塊的輸入端；如果非重新啟動(dòng)跟蹤線程513，則進(jìn)入退出516模塊。所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的實(shí)時(shí)處理方法的本地信號(hào)與接收到的數(shù)字中頻信號(hào)的相關(guān)過(guò)程中，基帶算法部分的具體工作步驟是步驟l.本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)的計(jì)算設(shè)本地載波信號(hào)由符號(hào)位和幅值位組成，分別按位存放在兩個(gè)變量中，本地C/A碼采用即時(shí)碼、超前碼減去滯后碼兩路，采用l位采樣，0代表-l，l代表+l，事先生成的本地偽隨機(jī)粗捕獲碼與載波類(lèi)似，符號(hào)位和幅值位分別按位存放在兩個(gè)變量中，則本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage31</formula>式中為f'時(shí)刻本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)的I相，&《)為(時(shí)刻本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)的Q相，。W為本地復(fù)現(xiàn)的C/A碼，"和""為第k和第k+l個(gè)C/A碼周期開(kāi)始時(shí)間的估計(jì)值，A為本地C/A碼的時(shí)間偏移量，即時(shí)碼對(duì)應(yīng)^=0，超前碼對(duì)應(yīng)A為正，滯后碼對(duì)應(yīng)A為負(fù)，^*為本地載波的柵格頻率，,一為本地載波零相位的時(shí)間；步驟2.數(shù)字中頻信號(hào)的計(jì)算設(shè)接收到的時(shí)域LlC/A信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻RF模塊下變頻至1.405MHz，并以5.714MHz的采樣頻率進(jìn)行采樣，則數(shù)字中頻信號(hào)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage32</formula>式中，y")為第f'時(shí)刻采樣的數(shù)字中頻信號(hào)，4為幅度，^為導(dǎo)航數(shù)據(jù)位，q[^為C/A碼，t1為采樣時(shí)間，tjk和、Tjk+1為第k和第k+l個(gè)C/A碼周期的開(kāi)始時(shí)間，下標(biāo)j表示某一顆特定的GPS衛(wèi)星；數(shù)字中頻信號(hào)采用2位量化，也按位存放在一個(gè)變量中；步驟3.數(shù)字中頻信號(hào)與本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)中頻率本地載波混合，并與C/A碼混合后信號(hào)的計(jì)算設(shè)數(shù)字中頻信號(hào)與本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)中頻率最靠近載頻的本地載波混合，并與C/A碼混合后的信號(hào)積分累加后則為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage32</formula>,式中，g代表第g個(gè)本地復(fù)現(xiàn)載波的頻率柵格，j代表某一顆特定的GPS衛(wèi)星，k代表第k個(gè)C/A碼周期，為積分累積之后的I相混合信號(hào)，&t(A)為積分累積之后的Q相混合信號(hào)，e^]為本地復(fù)現(xiàn)的C/A碼，^和^"為第k和第k+l個(gè)C/A碼周期開(kāi)始時(shí)間的估計(jì)值，A為本地C/A碼的時(shí)間偏移量，即時(shí)碼對(duì)應(yīng)A二O，超前碼對(duì)應(yīng)A為正，滯后碼對(duì)應(yīng)A為負(fù)，人A為本地載波的柵格頻率，,一為本地載波零相位的時(shí)間。本發(fā)明的工作原理和系統(tǒng)特點(diǎn)如下請(qǐng)參閱附圖1、2、3、4所示，本發(fā)明的特點(diǎn)是把基帶相關(guān)處理部分完全放到計(jì)算機(jī)里實(shí)現(xiàn)，即把RF端的采樣信號(hào)直接送入計(jì)算機(jī)，然后由微處理器完成全部的運(yùn)算。本方案中的硬件部分需要一個(gè)移位寄存器模塊和一個(gè)高速數(shù)字信號(hào)采集卡。移位寄存器模塊的作用是把1位或者2位的射頻前端中頻采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成32位，然后送入數(shù)字信號(hào)采集卡。數(shù)字信號(hào)采集卡把中頻采樣信號(hào)送入計(jì)算機(jī)內(nèi)存，然后由計(jì)算機(jī)的中央處理器完成全部的運(yùn)算。本發(fā)明就是采用這種方法實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的GPS單頻(L1頻段)的GPS碼接收機(jī)。該系統(tǒng)中使用的天線和射頻購(gòu)買(mǎi)的是成熟的商用模塊。由射頻模塊輸出的1位或者2位數(shù)字信號(hào)將被復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD(Complexprogrammablelogicdevice)轉(zhuǎn)換成32位/16位的并行信號(hào)，連同時(shí)鐘信號(hào)一起被送至數(shù)字信號(hào)采集卡。數(shù)字信號(hào)卡采用NationalInstruments(美國(guó)國(guó)家儀器)數(shù)字信號(hào)采集卡(NIDIOPCI6534)。GPS軟件接收機(jī)硬件由以下幾部分組成①射頻信號(hào)采樣模塊(SuperStarII接收機(jī)，內(nèi)含GP2015芯片)；②串并轉(zhuǎn)換接口模塊(主要由CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)電③數(shù)字信號(hào)采集卡(NIPCI-6534)◎PC機(jī)；⑦外接穩(wěn)壓電源(325V直流)。請(qǐng)參閱附圖2、3所示，整個(gè)GPS接收機(jī)系統(tǒng)可以分為天線、信號(hào)采樣傳輸模塊、數(shù)字信號(hào)采集卡、計(jì)算機(jī)軟件處理模塊。天線4用于接收來(lái)自GPS衛(wèi)星的無(wú)線導(dǎo)航信號(hào)，天線4和信號(hào)采樣傳輸模塊3中的射頻信號(hào)采樣模塊31相連，射頻信號(hào)采樣模塊31將天線4輸入的無(wú)線導(dǎo)航信號(hào)采樣并數(shù)模轉(zhuǎn)換。射頻信號(hào)采樣模塊31的輸入輸出和串并轉(zhuǎn)換接口模塊32相連。串并轉(zhuǎn)換接口模塊32為射頻信號(hào)采樣模塊31提供電源、以及數(shù)字信號(hào)串并轉(zhuǎn)換以及電平轉(zhuǎn)換。串并轉(zhuǎn)換接口模塊32輸出數(shù)字信號(hào)至數(shù)字信號(hào)采集卡2。數(shù)字信號(hào)采集卡2是插在計(jì)算機(jī)主機(jī)板PCI插槽上的，通過(guò)PCI總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)獲取數(shù)字信號(hào)采集卡2的數(shù)據(jù)后，完全使用軟件處理，完成接收機(jī)的工作。計(jì)算機(jī)軟件處理模塊l將本地產(chǎn)生的信號(hào)與數(shù)字信號(hào)采集卡2輸入的采樣信號(hào)相關(guān)處理，根據(jù)相關(guān)處理結(jié)果完成捕獲、跟蹤、同步、導(dǎo)航解算的工作。信號(hào)采樣傳輸模塊3主要有射頻信號(hào)采樣模塊31和串并轉(zhuǎn)換接口模塊32連接而成。詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。射頻信號(hào)采樣模塊31是一塊商用的GPS接收機(jī)板，型號(hào)為Novatel公司的superstarII。射頻信號(hào)采樣模塊31中有一塊GP2015芯片3101，它輸出兩位串行數(shù)字信號(hào)，一位為符號(hào)位3103，一位為幅值位3104。GP2015芯片3101同時(shí)還輸出一個(gè)采樣時(shí)鐘3105，時(shí)鐘頻率為5.714MHz。串口3102輸入輸出兩個(gè)TTL電平的發(fā)送3106和接收3107信號(hào)。由于射頻信號(hào)采樣模塊31和串并轉(zhuǎn)換接口模塊32為兩塊獨(dú)立的電路板。上述五路信號(hào)3103、3104、3105、3106、3107通過(guò)連接插座3209和串并轉(zhuǎn)換接口模塊32中的各部件相連。串并轉(zhuǎn)換接口模塊32接受12V直流供電，電源經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)3203后另一路輸入至直流電源變換3202，直流電源變換3202將輸入的325V變換為3.3V。直流電源變換3202的輸出為3.3V3210電源，第一路給指示燈3204供電，當(dāng)開(kāi)關(guān)3203閉合后，指示燈3204點(diǎn)亮；第二路給復(fù)雜可編程邏輯器件3201供電，第三路給串口電平轉(zhuǎn)換3205供電，第四路輸入至跳線開(kāi)關(guān)3217，跳線開(kāi)關(guān)閉合后，則有源天線供電3218和電源3.3V3210連通，有源天線供電3218給天線提供電源。最后一路通過(guò)連接插座3209給射頻信號(hào)采樣模塊31供電。射頻信號(hào)采樣模塊31的GP2015芯片3101的三路輸出符號(hào)位3103幅值位3104采樣時(shí)鐘3105經(jīng)過(guò)連接插座3209和驅(qū)動(dòng)芯片3216后輸入至復(fù)雜可編程邏輯器件3201。復(fù)雜可編程邏輯器件3201在采樣時(shí)鐘3105的上升沿讀取符號(hào)位3103幅值位3104的電平，在采樣時(shí)鐘3105的每16個(gè)上升沿之后，復(fù)雜可編程邏輯器件3201分別采樣了16個(gè)符號(hào)位3103和幅值位3104的電平，并將其變成2個(gè)16位的并行數(shù)據(jù)并行符號(hào)位3211和并行幅值位3212輸出至SCSI接口3208。復(fù)雜可編程邏輯器件3201還將采樣時(shí)鐘310516分頻后變成16分頻采樣時(shí)鐘3213也輸出至SCSI接口3208。SCSI接口3208和數(shù)字信號(hào)采集卡2連接。復(fù)雜可編程邏輯器件3201的輸入輸出和邊界掃描接口3206連接，用于對(duì)復(fù)雜可編程邏輯器件3201內(nèi)部邏輯電路的編程。串口3102輸入輸出兩個(gè)TTL電平的發(fā)送3106和接收3107信號(hào)通過(guò)連接插座3209和串口電平轉(zhuǎn)換3205連接。串口電平轉(zhuǎn)換3205將TTL電平的發(fā)送3106轉(zhuǎn)換為RS232電平的傳輸電平發(fā)送信號(hào)3214，并將RS232電平的傳輸電平接收信號(hào)3215轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平的接收3107信號(hào)。傳輸電平發(fā)送信號(hào)3214、傳輸電平接收信號(hào)3215和串口插座3207相連。串口插座3207在串并轉(zhuǎn)換接口模塊32之外并沒(méi)有器件與之連接，這個(gè)接口只是預(yù)留在此用來(lái)驗(yàn)證射頻信號(hào)采樣模塊31是否工作正常。在軟件接收機(jī)平時(shí)工作時(shí)并不工作。數(shù)字信號(hào)采集卡2為NI(美國(guó)國(guó)家儀器)公司的NIPCI-6534。本發(fā)明的接口模塊還完成了將S叩erStarII接收機(jī)的輸出轉(zhuǎn)換為RS232串口格式，直接供PC機(jī)上運(yùn)行的軟件使用。由上可見(jiàn)，該接口模塊中GPS軟件接收機(jī)和S叩erStarII接收機(jī)共用射頻前端。既可以通過(guò)SCSI接頭將射頻前端輸出的數(shù)字信號(hào)提供給采集卡，然后由自行開(kāi)發(fā)的軟件在PC機(jī)內(nèi)完成捕獲跟蹤算法;同時(shí)S叩erStarII接收機(jī)也能正常工作，輸出解算結(jié)果經(jīng)電平變換后傳輸給PC機(jī)串口，由PC機(jī)上運(yùn)行的專用軟件進(jìn)行處理。采用這種方案，與軟件接收機(jī)和S叩erStarII接收機(jī)采用同一射頻前端時(shí)捕獲跟蹤的效果不一樣。本發(fā)明的軟件運(yùn)行環(huán)境基帶處理模塊的硬件部分為一臺(tái)計(jì)算機(jī)?；鶐幚淼娜坎僮鞫紝⒃谟?jì)算機(jī)內(nèi)部完成。計(jì)算機(jī)的配置為2.4GHz雙核心英特爾Intel酷睿處理器，3Gbytes內(nèi)存。發(fā)明的基帶算法部分如(表格1所示)，本地載波信號(hào)由符號(hào)位和幅值位組成，分別按位存放在兩個(gè)變量中。<table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table>表格1本地載波信號(hào)本地C/A碼采用即時(shí)碼、超前碼減去滯后碼兩路。采用l位采樣，0代表-1，1代表+1。事先生成的本地偽隨機(jī)(PRN)粗捕獲(Coarse/Acquisition)碼與載波類(lèi)似，符號(hào)位和幅值位分別按位存放在兩個(gè)變量中。<table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table>表格3超前減去滯后碼這樣，本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)可以表示為A(0=c,0.001(^+厶—J,)r,+i—r,公式ixsin[2《"W。-)]Xcos2《余一W.其中，qW為本地復(fù)現(xiàn)的C/A碼，"和""為第k和第k+l木C/A碼周期開(kāi)始時(shí)間的估計(jì)值，A為本地c/A碼的時(shí)間偏移量，即時(shí)碼對(duì)應(yīng)A-o,超前碼對(duì)應(yīng)A為正，滯后碼對(duì)應(yīng)A為負(fù)，y妙為本地載波的柵格頻率，^4為本地載波零相位的時(shí)間。接收到的時(shí)域LlC/A信號(hào)經(jīng)過(guò)RF模塊下變頻至1.405MHz，并以5.714MHz的采樣頻率進(jìn)行采樣，所得到的數(shù)字中頻信號(hào)可以表示為O.OOl(-)/一r,N乂A:^>+1—^公式2其中，4為幅度，D^為導(dǎo)航數(shù)據(jù)位，^W為C/A碼，t為采樣時(shí)間，7#和、+1為第k和第k+l個(gè)C/A碼周期的開(kāi)始時(shí)間，下標(biāo)j表示某一顆特定的GPS衛(wèi)星。數(shù)字中頻信號(hào)采用2位量化(如表格4所示)，也按位存放在-個(gè)變量中。<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table>表格4數(shù)字中頻信號(hào)數(shù)字中頻信號(hào)與本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)中頻率最靠近載頻的本地載波混合，并與C/A碼混合后的信號(hào)積分累加后可表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage38</formula>公式3在軟件相關(guān)器中，數(shù)字中頻信號(hào)(如表格4)與本地載波信號(hào)(如表格l)混合、與本地即時(shí)碼、超前減去滯后碼(如表格2和表格3)相關(guān)，所有這些運(yùn)算都采用位運(yùn)算的方式進(jìn)行操作，減少了運(yùn)算量。同時(shí)，數(shù)字中頻信號(hào)與本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)混合后的積分累加工作可以通過(guò)查表法實(shí)現(xiàn)，處理速度將大大提高。在相關(guān)過(guò)程中，RF采樣信號(hào)(如表格4)首先與載波信號(hào)(如表格l)混合，具體的方法是表格4的符號(hào)位與表格1的符號(hào)位做異或運(yùn)算，異或的結(jié)果作為新的符號(hào)位，如表格5。然后表格4的幅值位直接作為表格5的高幅值位，表格1的幅值位直接作為表格5的低幅值位。這樣只需要一步運(yùn)算就可以得到由3位2進(jìn)制數(shù)所表示的相關(guān)結(jié)果。<table>tableseeoriginaldocumentpage39</column></row><table>表格5符號(hào)位；高幅值位；低幅值位和值。采樣數(shù)據(jù)與載波數(shù)據(jù)基帶混合結(jié)果射頻采樣信號(hào)與載波混合之后的基帶混合結(jié)果，還需要進(jìn)一步與本地C/A碼做相關(guān)混合。本地C/A碼采用即時(shí)碼(表格2)、超前碼減去滯后碼(表格3)兩路。這兩種碼與基帶混合結(jié)果(表格5)再做混合，其結(jié)果分別如表格6和表格7所示。在運(yùn)算過(guò)程中，低幅值位和高幅值位都不變；符號(hào)位做異或運(yùn)算，其結(jié)果對(duì)值的影響就是改變了值的正負(fù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage39</column></row><table>表格6即時(shí)碼與基帶數(shù)據(jù)完全混合結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage40</column></row><table>表格7超前減滯后碼與基帶數(shù)據(jù)完全混合結(jié)果本地生成的C/A碼也將以RF采樣頻率進(jìn)行采樣得到d")"力W點(diǎn)本地C/A碼。為了減少存儲(chǔ)量，本地C/A碼生成時(shí)將不考慮碼多普勒頻移量，所有的C/A碼都假設(shè)多普勒頻移為零。本發(fā)明在Windows系統(tǒng)上軟件接收機(jī)實(shí)時(shí)性實(shí)現(xiàn)方法請(qǐng)參閱附圖9所示，微軟公司的WindowsXP操作系統(tǒng)是一個(gè)非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)行搶占式多任務(wù)的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)分配方法。如果別的進(jìn)程搶占了CPU,那么軟件接收機(jī)的運(yùn)行線程就只能等。按照傳統(tǒng)的GPS接收機(jī)數(shù)字信號(hào)處理的方法，每次只處理少于20ms的射頻前端采樣數(shù)據(jù)，那么就需要數(shù)據(jù)采集部分以20ms以下的周期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集(如圖9)，傳統(tǒng)接收機(jī)捕獲工作和跟蹤工作并行運(yùn)行，在每1秒的時(shí)間內(nèi)跟蹤工作快速的在跟蹤工作狀態(tài)601和跟蹤空閑狀態(tài)602之間交替的切換，一個(gè)跟蹤工作狀態(tài)601和一個(gè)跟蹤空閑狀態(tài)602組成的周期往往小于20ms，跟蹤工作狀態(tài)601中接收機(jī)完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理等工作，完成后進(jìn)入跟蹤空閑狀態(tài)602等待下一個(gè)周期的跟蹤工作狀態(tài)601的來(lái)臨。同時(shí)接收機(jī)的捕獲工作狀態(tài)603和跟蹤工作并行的進(jìn)行不受影響，執(zhí)行完捕獲工作狀態(tài)603后，則進(jìn)入捕獲空閑狀態(tài)604。傳統(tǒng)接收機(jī)這一系列的過(guò)程不會(huì)被打斷，這樣可以保證接收機(jī)快速實(shí)時(shí)的處理數(shù)據(jù)，完成導(dǎo)航功能。但是如果全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS軟件接收機(jī)要在WindowsXP操作系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)這樣的過(guò)程話，其工作線程很容易受操作系統(tǒng)調(diào)度的影響被其他的線程打斷。從而無(wú)法保證軟件接收機(jī)線程讀取數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。在本GPS軟件接收機(jī)中，搜索一顆GPS衛(wèi)星的時(shí)間需要連續(xù)的300毫秒。同時(shí)跟蹤至多12個(gè)通道衛(wèi)星。如果把捕獲線程和跟蹤線程分開(kāi)，則捕獲線程會(huì)連續(xù)的搶占CPU,從而打斷跟蹤線程的工作，影響跟蹤線程的實(shí)時(shí)性。請(qǐng)參閱附圖10所示，為了保證軟件能夠?qū)崟r(shí)輸出定位信息，令軟件的跟蹤線程每次連續(xù)處理1秒鐘的射頻前端采樣數(shù)據(jù)，并且在跟蹤結(jié)束后的時(shí)間內(nèi)搜索一顆GPS衛(wèi)星(如圖IO)，在每一秒鐘內(nèi)，首先獲取1秒鐘的采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行跟蹤工作處理701，之后進(jìn)行捕獲工作處理702，在捕獲工作中只進(jìn)行1顆衛(wèi)星的捕獲工作，完成這個(gè)工作后進(jìn)入空閑狀態(tài)703。這樣就充分的利用了軟件接收機(jī)可以依賴個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量大的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)軟件接收機(jī)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性。假設(shè)軟件接收機(jī)的跟蹤線程每次處理1秒鐘的數(shù)據(jù)，那么至多12顆衛(wèi)星會(huì)占用400毫秒左右的CPU,捕獲一顆GPS衛(wèi)星占用300毫秒，一共用去了1秒鐘時(shí)間中的700毫秒。通過(guò)這種把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)集中處理的方式，一次處理的數(shù)據(jù)越多，節(jié)約出來(lái)的時(shí)間就越多。通過(guò)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)然后一次性處理的方法，軟件接收機(jī)的工作線程可以把跟蹤運(yùn)算和捕獲運(yùn)算合并到一個(gè)線程，而且不需要多個(gè)線程之間共享數(shù)據(jù)。降低了軟件的實(shí)現(xiàn)難度，提高了穩(wěn)定性。權(quán)利要求1、一種全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)，該裝置有復(fù)雜可編程邏輯器件、總線、接口、天線、移位寄存器、存儲(chǔ)器、插座、A/D和計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)(10)內(nèi)設(shè)有32位數(shù)字信號(hào)采集卡(2)，32位數(shù)字信號(hào)采集卡(2)插在計(jì)算機(jī)主機(jī)板周邊元件擴(kuò)展接PCI插槽上，通過(guò)周邊元件擴(kuò)展接口PCI總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)通過(guò)天線(4)接收來(lái)自全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星的無(wú)線導(dǎo)航信號(hào)，經(jīng)由射頻信號(hào)采樣模塊(31)后，將2位數(shù)字信號(hào)傳遞到串并轉(zhuǎn)換(33)模塊，經(jīng)串并轉(zhuǎn)換(33)模塊的輸出信號(hào)通過(guò)基于通用處理器的計(jì)算程序軟件，而非全球定位系統(tǒng)GPS專用基帶處理芯片進(jìn)行基帶信號(hào)的處理，各模塊組合為一整體的軟件接收機(jī)，其特征在于該裝置至少包括一信號(hào)采樣傳輸模塊(3)中由射頻信號(hào)采樣模塊(31)和串并轉(zhuǎn)換接口模塊(32)組成，天線(4)與信號(hào)采樣傳輸模塊(3)中的射頻信號(hào)采樣模塊(31)的輸入端相連接，射頻信號(hào)采樣模塊(31)將天線(4)輸入的無(wú)線導(dǎo)航信號(hào)采樣并數(shù)模轉(zhuǎn)換，射頻信號(hào)采樣模塊(31)的輸入輸出端和串并轉(zhuǎn)換接口模塊(32)的輸出輸入端相互連接，串并轉(zhuǎn)換接口模塊(32)的輸出端輸出數(shù)字信號(hào)傳遞至32位數(shù)字信號(hào)采集卡(2)的輸入端；一計(jì)算機(jī)軟件處理模塊(1)由采樣信號(hào)與本地信號(hào)相關(guān)處理(11)和信號(hào)捕獲、跟蹤、同步、導(dǎo)航解算(12)模塊組成，采樣信號(hào)與本地信號(hào)相關(guān)處理(11)的輸入輸出端與信號(hào)捕獲、跟蹤、同步、導(dǎo)航解算(12)模塊的輸出輸入端相互連接；一32位數(shù)字信號(hào)采集卡(2)通過(guò)周邊元件擴(kuò)展接口PCI總線與計(jì)算機(jī)軟件處理模塊(1)中的采樣信號(hào)與本地信號(hào)相關(guān)處理(11)的輸入端相互連接，計(jì)算機(jī)(10)獲取32位數(shù)字信號(hào)采集卡(2)的數(shù)據(jù)后，通過(guò)軟件處理，完成接收機(jī)的工作。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)，其特征在于所述的射頻信號(hào)采樣模塊(31)通過(guò)連接插座(3209)和串并轉(zhuǎn)換接口模塊(32)中的各部件相連接，其中一射頻信號(hào)采樣模塊(31)由GP2015芯片(3101)和串口(3102)組成，GP2015芯片(3101)依次輸出兩位串行數(shù)字信號(hào)，一位為符號(hào)位(3103)，一位為幅值位(3104)，分別通過(guò)連接插座(3209)與串并轉(zhuǎn)換接口模塊(32)中驅(qū)動(dòng)芯片(3216)的相應(yīng)各輸入端口相連接；GP2015芯片(3101)輸出一采樣時(shí)鐘(3105)信號(hào)通過(guò)連接插座(3209)與串并轉(zhuǎn)換接口模塊(32)中驅(qū)動(dòng)芯片(3216)的相應(yīng)輸入端相連接；串口(3102)輸入輸出兩個(gè)TTL電平的發(fā)送(3106)和接收(3107)信號(hào)，串口(3102)的輸出發(fā)送(3106)信號(hào)通過(guò)連接插座(3209)與串并轉(zhuǎn)換接口模塊(32)中串口電平轉(zhuǎn)換(3205)的相應(yīng)輸入端口相連接，串口電平轉(zhuǎn)換(3205)的輸出接收(3107)信號(hào)與串口(3102)的相應(yīng)輸入端相連接；一串并轉(zhuǎn)換接口模塊(32)主要由復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)、直流電源變換(3202)、開(kāi)關(guān)(3203)、串口電平轉(zhuǎn)換(3205)、邊界掃描接口(3206)和小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SCSI接口(3208)組成，串并轉(zhuǎn)換接口模塊(32)接受12V直流供電，電源經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)(3203)后有一路輸入至直流電源變換(3202)模塊的輸入端，直流電源變換(3202)的輸出為3.3V(3210)電源，分為五路輸出第一路供電信號(hào)傳遞到指示燈(3204)的相應(yīng)輸入端；第二路供電信號(hào)傳遞到復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)的相應(yīng)輸入端；第三路供電信號(hào)同時(shí)傳遞到串口電平轉(zhuǎn)換(3205)和邊界掃描接口(3206)的相應(yīng)輸入端；第四路供電信號(hào)傳遞到跳線開(kāi)關(guān)(3217)的相應(yīng)輸入端，跳線開(kāi)關(guān)閉合后，則有源天線供電(3218)和電源3.3V(3210)連通，有源天線供電(3218)信號(hào)同時(shí)傳遞到天線；第五路供電信號(hào)通過(guò)連接插座(3209)傳遞到射頻信號(hào)采樣模塊(31)的相應(yīng)輸入端；一復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)接受來(lái)自GP2015芯片(3101)的三路輸出信號(hào)符號(hào)位(3103)、幅值位(3104)和采樣時(shí)鐘(3105)分別經(jīng)過(guò)連接插座(3209)和驅(qū)動(dòng)芯片(3216)后輸入至復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)的相應(yīng)輸入端；復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)在采樣時(shí)鐘(3105)的上升沿讀取符號(hào)位(3103)和幅值位(3104)的電平，在采樣時(shí)鐘(3105)的每16個(gè)上升沿之后，復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)分別采樣了16個(gè)符號(hào)位(3103)和幅值位(3104)的電平，并將其輸出變成2個(gè)16位的并行數(shù)據(jù)并行符號(hào)位(3211)和并行幅值位(3212)，且分別輸出至小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SCSI接口(3208)的相應(yīng)輸入端；復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)還將采樣時(shí)鐘(3105)16分頻后變成16分頻采樣時(shí)鐘(3213)也輸出至小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SCSI接口(3208)的相應(yīng)輸入端；小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SCSI接口(3208)的輸出端與數(shù)字信號(hào)采集卡(2)的輸入端相互連接；復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)的輸入輸出與邊界掃描接口(3206)模塊的輸出輸入端相互連接；一串口電平轉(zhuǎn)換(3205)的輸出接收(3107)信號(hào)通過(guò)連接插座(3209)與串口(3102)模塊的相應(yīng)輸入端口相連接，并接收來(lái)自串口(3102)的輸出發(fā)送(3106)信號(hào)通過(guò)連接插座(3209)與串口電平轉(zhuǎn)換(3205)模塊的相應(yīng)輸入端口相連接；串口電平轉(zhuǎn)換(3205)將TTL電平的發(fā)送(3106)信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS232電平的傳輸電平發(fā)送信號(hào)(3214)傳遞到串口插座(3207)模塊的相應(yīng)輸入端，并將RS232電平的傳輸電平接收信號(hào)(3215)傳遞到串口電平轉(zhuǎn)換(3205)模塊的相應(yīng)輸入端，經(jīng)串口電平轉(zhuǎn)換(3205)模塊轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平的接收(3107)信號(hào)通過(guò)連接插座(3209)傳遞到串口(3102)模塊的相應(yīng)輸入端。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)，其特征在于所述的復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)U2芯片分別與邊界掃描接口(3206)、直流電源變換(3202)U1芯片、串口電平轉(zhuǎn)換(3205)U4芯片和驅(qū)動(dòng)芯片(3216)U3芯片模塊的相應(yīng)端口相互連接；其中一復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)U2芯片的引腳48、83、45和47分別與邊界掃描接口(3206)模塊中JP1插座的引腳4、3、2和1的相應(yīng)端口相互并行連接，JP1插座的引腳6同時(shí)分別與直流電源變換(3202)Ul芯片的引腳6、串口電平轉(zhuǎn)換(3205)U4芯片的引腳16和驅(qū)動(dòng)芯片(3216)U3芯片的引腳20的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)U2芯片的引腳5、26、38、51、57、88和98相互并行連接后同時(shí)與直流電源變換(3202)Ul芯片的引腳6和驅(qū)動(dòng)芯片(3216)U3芯片的引腳20的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)U2芯片的引腳21、31、44、62、69、75、84和100的相應(yīng)端口相互并行連接后接地；所述復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)U2芯片的引腳97、96和22分別與驅(qū)動(dòng)芯片(3216)U3芯片的引腳18、16、14相應(yīng)端口相互并行連接；引腳95與J2插座的引腳2的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)U2芯片的引腳33、32、30、29、20、19、16和15分別與J2插座的引腳54、53、52、51、48、47、45和44的相應(yīng)端口相互連接；引腳14和17分別與J2插座的引腳10和12的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)U2芯片的引腳56、58、54、53、49、46、41、40和36分別與J2插座的引腳67、54、52、51、29、28、26、25和23的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)U2芯片的引腳35、34、28、25、24和18分別與J2插座的引腳22、21、17、16、15和13的相應(yīng)端口相互連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)U2芯片的引腳37、39、42、43、50、52和55分別與J2插座的引腳57、58、60、61、63、64和66的相應(yīng)端口相互連接。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)，其特征在于所述的串口電平轉(zhuǎn)換(3205)U4芯片分別與Jl插座和JP3插座的模塊的相應(yīng)端口相互連接；其中一串口電平轉(zhuǎn)換(3205)U4芯片引腳1通過(guò)電容C6與引腳3端口相互連接；引腳4通過(guò)電容C7與引腳5端口相互連接；所述串口電平轉(zhuǎn)換(3205)U4芯片的引腳16的一路分別與電源3.3V和JP3、JP6插座的引腳2的相應(yīng)端口相互連接，另一路通過(guò)電容C9分別有兩路連接第一路與JP3插座的引腳10、13、16和18端口相互連接，第二路與Jl插座的引腳5和U4芯片的引腳15端口相互連接，并分別通過(guò)電容C8、C10與U4芯片的引腳2和4端口相互連接；所述串口電平轉(zhuǎn)換(3205)U4芯片的引腳13和14分別與Jl插座的引腳3和2的相應(yīng)端口相互連接；所述串口電平轉(zhuǎn)換(3205)U4芯片的引腳11和12分別與JP3插座的引腳11和12的相應(yīng)端口相互連接。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)，其特征在于所述的直流電源變換(3202)Ul芯片的引腳1同時(shí)與電容C2的一端和二極管D1的負(fù)極的相應(yīng)端口相互連接；引腳2的一路通過(guò)電容Cl后接地，另一路經(jīng)由開(kāi)關(guān)Sl和插座Pl后接地；引腳3分別同時(shí)與穩(wěn)壓管D2的負(fù)端、電容C2的另一端和電感L1的一端的相應(yīng)端口相互連接；引腳4接地；引腳6分別同時(shí)與電容C4的一端、發(fā)光二極管DSI的電源端和電感L1的另一端的相應(yīng)端口相互連接；引腳7通過(guò)電容C3和電阻R1后接地；引腳8接地。6、根據(jù)權(quán)利要求2所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)芯片(3216)U3芯片引腳1和19相互并行連接后接地，引腳20經(jīng)電容C5和引腳10相互并行連接后接地；引腳2、4和6分別與JP2插座的引腳1、2和3的相應(yīng)端口相互連接；引腳14、16和18分別與復(fù)雜可編程邏輯器件(3201)U2芯片的引腳97、96和22的相應(yīng)端口相互連接。7、一種全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的實(shí)時(shí)處理方法，該方法通過(guò)基于通用處理器的計(jì)算程序軟件，而非全球定位系統(tǒng)GPS專用基帶處理芯片進(jìn)行基帶信號(hào)的處理，其特征在于采用運(yùn)行在windowsXP環(huán)境下的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行基帶信號(hào)的處理，應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理算法，在微軟windowsXP系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了軟件的實(shí)時(shí)運(yùn)行；通過(guò)天線(4)接收來(lái)自全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星的無(wú)線導(dǎo)航信號(hào)，經(jīng)由射頻信號(hào)采樣模塊(31)、串并轉(zhuǎn)換接口模塊(32)和串并轉(zhuǎn)換(33)模塊后，將輸出信號(hào)在計(jì)算機(jī)(10)中進(jìn)行處理；在程序的軟件相關(guān)器中實(shí)現(xiàn)本地信號(hào)與接收到的數(shù)字中頻信號(hào)的相關(guān)將數(shù)字中頻信號(hào)與本地載波信號(hào)混合、與本地C/A即時(shí)碼、超前減去滯后碼相關(guān)，采用位運(yùn)算的方式進(jìn)行操作；相關(guān)的結(jié)果用于全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星信號(hào)的捕獲，跟蹤；在對(duì)全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤過(guò)程中完成星歷解調(diào)，偽距測(cè)量及位置解算的工作，并且每秒一次的實(shí)時(shí)輸出定位結(jié)果；該基帶實(shí)時(shí)處理的具體工作步驟是-步驟l.軟件初始化(501)步驟2.判斷是否實(shí)時(shí)處理(502)執(zhí)行完軟件初始化(501)模塊后，則進(jìn)入判斷是否實(shí)時(shí)處理(502)模塊的輸入端；步驟3.從數(shù)據(jù)采集卡讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理(503)如果是執(zhí)行實(shí)時(shí)處理，則進(jìn)入從數(shù)據(jù)采集卡讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理(503)模塊；如果不執(zhí)行實(shí)時(shí)處理，則進(jìn)入事后處理，從文件讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)(504)模塊的輸入端；步驟4.粗捕獲(505)執(zhí)行完從數(shù)據(jù)采集卡讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理(503)模塊后，則進(jìn)入粗捕獲(505)模塊；執(zhí)行完事后處理，從文件讀入用于粗捕獲的采樣數(shù)據(jù)(504)模塊后，則進(jìn)入粗捕獲(505)模塊的輸入端；步驟5.啟動(dòng)跟蹤線程(506)執(zhí)行完粗捕獲(505)模塊后，則進(jìn)入啟動(dòng)跟蹤線程(506)模塊的輸入端；步驟6.—次讀入l秒需處理的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理(507)執(zhí)行完啟動(dòng)跟蹤線程(506)模塊后，則進(jìn)入一次讀入l秒需處理的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理(507)模塊的輸入端；步驟7.判斷是否存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星(508)執(zhí)行完一次讀入l秒需處理的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理(507)模塊后，則進(jìn)入判斷是否存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星(508)模塊？如果有存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星，則進(jìn)入細(xì)捕獲，分配通道(509)模塊；如果沒(méi)有存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星，則進(jìn)入跟蹤處理(510)模塊的輸入端；歩驟8.跟蹤處理(510)執(zhí)行完細(xì)捕獲，分配通道(509)模塊后，則進(jìn)入跟蹤處理(510)模塊，當(dāng)沒(méi)有存在被捕獲但未分配通道的衛(wèi)星時(shí)，則進(jìn)入跟蹤處理(510)模塊的輸入端；步驟9.搜索GPS衛(wèi)星(511)執(zhí)行完跟蹤處理(510)模塊后，則進(jìn)入搜索GPS衛(wèi)星(511)模塊的輸入端；步驟10.導(dǎo)航解算(512)執(zhí)行完搜索GPS衛(wèi)星(511)模塊后，則進(jìn)入導(dǎo)航解算(512)模塊，進(jìn)行位運(yùn)算操作，將射頻采樣信號(hào)與載波混合之后的基帶混合結(jié)果，進(jìn)一步與本地C/A碼做相關(guān)混合，分別計(jì)算結(jié)果，再實(shí)時(shí)輸出定位結(jié)果；步驟11.判斷是否停止跟蹤線程(515)執(zhí)行完導(dǎo)航解算(512)模塊后，則進(jìn)入判斷是否停止跟蹤線程(515)模塊？如果是停止跟蹤線程(515)，則進(jìn)入停止跟蹤線程(514)模塊；如果非停止跟蹤線程(515)，則反饋進(jìn)入一次讀入l秒需處理的采樣數(shù)據(jù)與本地信號(hào)相關(guān)處理(507)模塊的輸入端；步驟12.判斷是否重新啟動(dòng)跟蹤線程(513)執(zhí)行完停止跟蹤線程(514)模塊后，則進(jìn)入判斷是否重新啟動(dòng)跟蹤線程(513)模塊？如果是重新啟動(dòng)跟蹤線程(513)，則進(jìn)入啟動(dòng)跟蹤線程(506)模塊的輸入端；如果非重新啟動(dòng)跟蹤線程(513)，則進(jìn)入退出(516)模塊。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)的實(shí)時(shí)處理方法，其特征在于所述的本地信號(hào)與接收到的數(shù)字中頻信號(hào)的相關(guān)過(guò)程中，基帶算法部分的具體工作步驟是步驟l.本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)的計(jì)算設(shè)本地載波信號(hào)由符號(hào)位和幅值位組成，分別按位存放在兩個(gè)變量中，本地C/A碼采用即時(shí)碼、超前碼減去滯后碼兩路，采用l位采樣，O代表-l，l代表+l，事先生成的本地偽隨機(jī)粗捕獲碼與載波類(lèi)似，符號(hào)位和幅值位分別按位存放在兩個(gè)變量中，則本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)為-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>式中為^時(shí)刻本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)的I相，為f'時(shí)刻本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)的Q相，q[^為本地復(fù)現(xiàn)的C/A碼，"和；，為第k和第k+l個(gè)C/A碼周期開(kāi)始時(shí)間的估計(jì)值，A為本地C/A碼的時(shí)間偏移量，即時(shí)碼對(duì)應(yīng)A^，超前碼對(duì)應(yīng)A為正，滯后碼對(duì)應(yīng)A為負(fù)，"4*為本地載波的柵格頻率，^一為本地載波零相位的時(shí)間；步驟2.數(shù)字中頻信號(hào)的計(jì)算設(shè)接收到的時(shí)域L1C/A信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻RF模塊下變頻至1.405MHz，并以5.714MHz的采樣頻率進(jìn)行采樣，則數(shù)字中頻信號(hào)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式中，ya)為第f'時(shí)刻采樣的數(shù)字中頻信號(hào)，4為幅度，為導(dǎo)航數(shù)據(jù)位，q[,]為C/A碼，^為采樣時(shí)間，^和。w為第k和第k+丄個(gè)C/A碼周期的開(kāi)始時(shí)間，下標(biāo)j表示某一顆特定的GPS衛(wèi)星；數(shù)字中頻信號(hào)采用2位量化，也按位存放在一個(gè)變量中；步驟3.數(shù)字中頻信號(hào)與本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)中頻率本地載波混合，并與C/A碼混合后信號(hào)的計(jì)算設(shè)數(shù)字中頻信號(hào)與本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)中頻率最靠近載頻的本地載波混合，并與C/A碼混合后的信號(hào)積分累加后則為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式中，g代表第g個(gè)本地復(fù)現(xiàn)載波的頻率柵格，j代表某一顆特定的GPS衛(wèi)星，k代表第k個(gè)C/A碼周期，^(A)為積分累積之后的I相混合信號(hào)，2w(A)為積分累積之后的Q相混合信號(hào)，qW為本地復(fù)現(xiàn)的C/A碼，^和""i為第k和第k+l個(gè)C/A碼周期開(kāi)始時(shí)間的估計(jì)值，A為本地C/A碼的時(shí)間偏移量，即時(shí)碼對(duì)應(yīng)A^0，超前碼對(duì)應(yīng)A為正，滯后碼對(duì)應(yīng)A為負(fù)，Z^為本地載波的柵格頻率，,一為本地載波零相位的時(shí)間。全文摘要一種涉及電子
技術(shù)領(lǐng)域：
的導(dǎo)航、定位設(shè)備和實(shí)時(shí)處理，尤指一種利用現(xiàn)代科技手段，通過(guò)接收到的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS信號(hào)，進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，應(yīng)用于信號(hào)采樣和計(jì)算機(jī)軟件處理的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件接收機(jī)及其實(shí)時(shí)處理方法。該裝置由復(fù)雜可編程邏輯器件和串并轉(zhuǎn)換接口模塊等組成；該方法運(yùn)行在windowsXP環(huán)境下的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行基帶信號(hào)的處理；主要解決如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)采樣傳輸模塊等接口以及如何實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)的處理等有關(guān)技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的積極效果是該裝置在微軟windowsXP系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)運(yùn)行，該軟件采用位運(yùn)算的方式，減少了運(yùn)算量，提高了處理速度，其信號(hào)處理的快速性可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，并具有較高的精度和靈敏度。文檔編號(hào)G01S1/00GK101158718SQ20071017052公開(kāi)日2008年4月9日申請(qǐng)日期2007年11月16日優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日發(fā)明者劉峻寧,孟祥夫,宋嫡兒,婧張,戰(zhàn)興群,實(shí)李,翟傳潤(rùn),華胡申請(qǐng)人:上海伽利略導(dǎo)航有限公司