全球定位系统实时软件接收机的利记博彩app

专利名称：全球定位系统实时软件接收机的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及电子技术领域的导航、定位设备，尤旨一种利
用现代科技手段，通过接收到的全球卫星定位系统GPS (Global Positioning System)信号，进行实时定位，应用于信 号采样和计算机软件处理的实时软件接收机装置。
背景技术：
目前，全球卫星定位系统GPS软件接收机凭着其可修改性以及低 成本的优点，逐渐显示出了自己的优势。
目前的全球卫星定位系统GPS软件接收机缺点是接收机在常用的 windowsXP操作系统中信号处理的实时性差，定位结果不能及时响应 卫星信号的多普勒频移，影响了定位的精度，要做到实时处理往往 需要在专门的实时操作系统中实现，影响推广。
发明内容
为了克服上述不足之处，本实用新型的主要目的旨在提供一种 通过把基带相关处理部分完全放到计算机里实现，即把射频RF (Radio Frequency)端的采样信号直接送入计算机，然后由微处理 器完成全部的运算；采用Windows操作系统的程序进行信号的处理， 通过信号采样传输模块和高速数字信号采集卡，又通过数字信号采 集卡把中频采样信号送入计算机内存等有关接口，应用了新的数字 信号处理算法，成功实现了软件接收机的实时运行，达到既能快速信号处理和实现实时定位，又具有较高精度和灵敏度的全球定位系 统实时软件接收机。
本实用新型要解决的技术问题是硬件部分主要解决如何实现 信号采样传输模块和高速数字信号采集卡问题；又如何通过数字信
号采集卡把中频采样信号送入计算机内存等有关接口技术问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该装置由复 杂可编程逻辑器件、总线、接口、天线、移位寄存器、存储器、插 座、A/D和计算机等部件组成，所述计算机内设有32位数字信号采 集卡，32位数字信号采集卡插在计算机主机板周边元件扩展接口 PCI插槽上，通过周边元件扩展接口 PCI总线将数据发送给计算机， 该计算机通过天线接收来自全球定位系统GPS卫星的无线导航信 号，经由射频信号采样模块后，将2位数字信号传递到串并转换接 口模块，经串并转换接口模块的输出信号通过基于通用处理器的计 算机，而非全球定位系统GPS专用基带处理芯片进行基带信号的处 理，各模块组合为一整体的软件接收机，该装置至少包括-
一信号采样传输模块中由射频信号采样模块和串并转换接口 模块组成，天线与信号釆样传输模块中的射频信号采样模块的输入 端相连接，射频信号采样模块将天线输入的无线导航信号采样并数 模转换，射频信号采样模块的输入输出端和串并转换接口模块的输 出输入端相互连接，串并转换接口模块的输出端输出数字信号传递 至32位数字信号采集卡的输入端；
一计算机软件处理模块由采样信号与本地信号相关处理和信 号捕获、跟踪、同步、导航解算模块组成，采样信号与本地信号相 关处理的输入输出端与信号捕获、跟踪、同步、导航解算模块的输 出输入端相互连接；
一 32位数字信号采集卡通过周边元件扩展接口 PCI总线与计 算机软件处理模块中的采样信号与本地信号相关处理的输入端相互连接，计算机与32位数字信号采集卡之间为相互电连接。
所述的全球定位系统实时软件接收机的射频信号采样模块通
过连接插座和串并转换接口模块中的各部件相连接，其中
一射频信号采样模块由GP2015芯片和串口组成，GP2015芯片 依次输出两位串行数字信号， 一位为符号位， 一位为幅值位，分别 通过连接插座与串并转换接口模块中驱动芯片的相应各输入端口相 连接；GP2015芯片输出一采样时钟信号通过连接插座与串并转换接 口模块中驱动芯片的相应输入端相连接；串口输入输出两个TTL电 平的发送和接收信号，串口的输出发送信号通过连接插座与串并转 换接口模块中串口电平转换的相应输入端口相连接，串口电平转换 的输出接收信号与串口的相应输入端相连接；
一串并转换接口模块主要由复杂可编程逻辑器件、直流电源变 换、开关、串口电平转换、边界扫描接口和小型计算机系统SCSI 接口组成，串并转换接口模块接受12V直流供电，电源经过开关后 有一路输入至直流电源变换模块的输入端，直流电源变换的输出为 电源3.3V，分为五路输出第一路供电信号传递到指示灯的相应输
入端；第二路供电信号传递到复杂可编程逻辑器件的相应输入端；
第三路供电信号同时传递到串口电平转换和边界扫描接口的相应输
入端；第四路供电信号传递到跳线开关的相应输入端，跳线开关闭 合后，则有源天线供电和电源3.3V连通，有源天线供电信号同时传 递到天线；第五路供电信号通过连接插座传递到射频信号采样模块 的相应输入端；
一复杂可编程逻辑器件接受来自GP2015芯片的三路输出信号 符号位、幅值位和采样时钟分别经过连接插座和驱动芯片后输入至 复杂可编程逻辑器件的相应输入端；复杂可编程逻辑器件在釆样时 钟的上升沿读取符号位和幅值位的电平，在采样时钟的每16个上升 沿之后，复杂可编程逻辑器件分别采样了 16个符号位和幅值位的电平，并将其输出变成2个16位的并行数据并行符号位和并行幅值 位，且分别输出至小型计算机系统SCSI接口的相应输入端；复杂可
编程逻辑器件还将采样时钟16分频后变成16分频采样时钟也输出 至小型计算机系统SCSI接口的相应输入端；小型计算机系统SCSI 接口的输出端与数字信号采集卡的输入端相互连接；复杂可编程逻 辑器件的输入输出与边界扫描接口模块的输出输入端相互连接；
一串口电平转换的输出接收信号通过连接插座与串口模块的相 应输入端口相连接，并接收来自串口的输出发送信号通过连接插座 与串口电平转换模块的相应输入端口相连接；串口电平转换将TTL
电平的发送信号转换为RS232电平的传输电平发送信号传递到串口 插座模块的相应输入端，并将RS232电平的传输电平接收信号传递 到串口电平转换模块的相应输入端，经串口电平转换模块转换为 TTL电平的接收信号通过连接插座传递到串口模块的相应输入端。
所述的全球定位系统实时软件接收机的复杂可编程逻辑器件 U2芯片分别与边界扫描接口、直流电源变换U1芯片、串口电平转 换U4芯片和驱动芯片U3芯片模块的相应端口相互连接；其中
一复杂可编程逻辑器件U2芯片的引脚48、 83、 45和47分别与 边界扫描接口模块中JPl插座的引脚4、 3、 2和1的相应端口相互 并行连接，JPl插座的引脚6同时分别与直流电源变换Ul芯片的引 脚6、串口电平转换U4芯片的引脚16和驱动芯片U3芯片的引脚20 的相应端口相互连接；
所述复杂可编程逻辑器件U2芯片的引脚5、 26、 38、 51、 57、 88和98相互并行连接后同时与直流电源变换Ul芯片的引脚6和驱 动芯片U3芯片的引脚20的相应端口相互连接；
所述复杂可编程逻辑器件U2芯片的引脚21、 31、 44、 62、 69、 75、 84和100的相应端口相互并行连接后接地；
所述复杂可编程逻辑器件U2芯片的引脚97、 96和22分别与驱动芯片U3芯片的引脚18、 16、 14相应端口相互并行连接；引脚 95与J2插座的引脚2的相应端口相互连接；
所述复杂可编程逻辑器件U2芯片的引脚33、 32、 30、 29、 20、 19、 16和15分别与J2插座的引脚54、 53、 52、 51、 48、 47、 45 和44的相应端口相互连接；引脚14和17分别与J2插座的引脚10 和12的相应端口相互连接；
所述复杂可编程逻辑器件U2芯片的引脚56、 58、 54、 53、 49、 46、 41、 40和36分别与J2插座的引脚67、 54、 52、 51、 29、 28、 26、 25和23的相应端口相互连接；
所述复杂可编程逻辑器件U2芯片的引脚35、 34、 28、 25、 24 和18分别与J2插座的引脚22、 21、 17、 16、 15和13的相应端口 相互连接；
所述复杂可编程逻辑器件U2芯片的引脚37、 39、 42、 43、 50、 52和55分别与J2插座的引脚57、 58、 60、 61、 63、 64和66的相 应端口相互连接。
所述的全球定位系统实时软件接收机的串口电平转换U4芯片 分别与Jl插座和JP3插座的模块的相应端口相互连接；其中-
一串口电平转换U4芯片引脚1通过电容C6与引脚3端口相互 连接；引脚4通过电容C7与引脚5端口相互连接；
所述串口电平转换U4芯片的引脚16的一路分别与电源3.3V 和JP3 、 JP6插座的引脚2的相应端口相互连接，另一路通过电容 C9分别有两路连接第一路与JP3插座的引脚10、 13、 16和18端 口相互连接，第二路与Jl插座的引脚5和U4芯片的引脚15端口相 互连接，并分别通过电容C8、 C10与U4芯片的引脚2和4端口相互 连接；
所述串口电平转换U4芯片的引脚13和14分别与Jl插座的引 脚3和2的相应端口相互连接；所述串口电平转换U4芯片的引脚11和12分别与JP3插座的 引脚11和12的相应端口相互连接。
所述的全球定位系统实时软件接收机的直流电源变换Ul芯片 的引脚1同时与电容C2的一端和二极管D1的负极的相应端口相互 连接；引脚2的一路通过电容C1后接地，另一路经由开关S1和插 座Pl后接地；引脚3分别同时与稳压管D2的负端、电容C2的另一 端和电感L1的一端的相应端口相互连接；引脚4接地；引脚6分别 同时与电容C4的一端、发光二极管DSI的电源端和电感Ll的另一 端的相应端口相互连接；引脚7通过电容C3和电阻R1后接地；引 脚8接地。
所述的全球定位系统实时软件接收机的驱动芯片U3芯片引脚 1和19相互并行连接后接地，引脚20经电容C5和引脚10相互并 行连接后接地；引脚2、 4和6分别与JP2插座的引脚1、 2和3的 相应端口相互连接；引脚14、 16和18分别与复杂可编程逻辑器件 U2芯片的引脚97、 96和22的相应端口相互连接。
本实用新型的有益效果是该装置在微软windows XP系统上 实现了实时运行，可以实时输出定位结果；软件接收机的主要功能 都已经实现，现阶段的测试结果表明，软件接收机的性能指标都已 经达到了项目要求，比如捕获的准确性，冷启动时间，跟踪环的正 确性和稳定性，并具有较高的精度和灵敏度。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 附

图1为本实用新型计算机加数字信号采集卡的开发方案框图； 附图2为本实用新型系统总体结构方框图； 附图3为本实用新型信号采样传输模块结构示意图； 附图4为本实用新型接口板电路原理图； 附图5为本实用新型串口电平转换电路原理图；附图6为本实用新型直流电源变换电路原理附图7为本实用新型复杂可编程逻辑器件电路原理附图中标号说明 l一计算机软件处理模块； ll一采样信号与本地信号相关处理； 12—信号捕获、跟踪、同步、导航解算;
2— 32位数字信号采集卡；
3— 信号采样传输模块； 31—射频信号采样模块；
3101— GP2015芯片；
3102— 串口；
3103
3104
3105
3106
3107
符号位； 幅值位；
采样时钟:
发送； 接收；
4一天线；
IO—计算机；
33—串并转换；
32—串并转换接口模块；
3201— 复杂可编程逻辑器件;
3202— 直流电源变换；
3203— 开关；
3204— 指示灯；
3205— 串口电平转换；
3206— 边界扫描接口；
3207— 串口插座； 3208—小型计算机系统SCSI接口
3209— 连接插座；
3210— 电源3. 3V;
3211— 并行符号位；
3212— 并行幅值位；
3213— 16分频采样时钟；
3214— 传输电平发送信号；
3215— 传输电平接收信号；
3216— 驱动芯片；
3217— 跳线开关；
3218— 有源天线供电；具体实施方式
请参阅附图1、 2、 3、 4、 5、 6、 7所示，本实用新型采用自行 开发的基于微软公司的Windows操作系统的程序进行信号的处理， 通过信号采样传输模块和高速数字信号采集卡，通过数字信号采集 卡把中频采样信号送入计算机内存等有关接口，应用了新的数字信 号处理算法，成功实现了软件接收机的实时运行。
本实用新型由复杂可编程逻辑器件、总线、接口、天线、移位 寄存器、存储器、插座、A/D和计算机，所述计算机10内设有32 位数字信号采集卡2， 32位数字信号采集卡2插在计算机主机板周 边元件扩展接口 PCI插槽上，通过周边元件扩展接口 PCI总线将数 据发送给计算机，该计算机通过天线4接收来自全球定位系统GPS 卫星的无线导航信号，经由射频信号采样模块31后，将2位数字信 号传递到串并转换33模块，经串并转换33模块的输出信号通过基 于通用处理器的计算程序软件，而非全球定位系统GPS专用基带处 理芯片进行基带信号的处理，各模块组合为一整体的软件接收机， 其特征在于该装置至少包括
一信号采样传输模块3中由射频信号采样模块31和串并转换 接口模块32组成，天线4与信号采样传输模块3中的射频信号采样 模块31的输入端相连接，射频信号采样模块31将天线4输入的无 线导航信号采样并数模转换，射频信号采样模块31的输入输出端和 串并转换接口模块32的输出输入端相互连接，串并转换接口模块 32的输出端输出数字信号传递至32位数字信号采集卡2的输入端;
一计算机软件处理模块1由采样信号与本地信号相关处理11 和信号捕获、跟踪、同步、导航解算12模块组成，采样信号与本地 信号相关处理11的输入输出端与信号捕获、跟踪、同步、导航解算 12模块的输出输入端相互连接；一 32位数字信号采集卡2通过周边元件扩展接口 PCI (Peripheral Component Interconnect)总线与计算机软件处理模 块1中的采样信号与本地信号相关处理11的输入端相互连接，计算 机10获取32位数字信号采集卡2的数据后，通过软件处理，完成 接收机的工作。
请参阅附图3所示，所述的全球定位系统实时软件接收机的射 频信号采样模块31通过连接插座3209和串并转换接口模块32中的 各部件相连接，其中
一射频信号采样模块31由GP2015芯片3101和串口 3102组成， GP2015芯片3101依次输出两位串行数字信号， 一位为符号位3103， 一位为幅值位3104，分别通过连接插座3209与串并转换接口模块 32中驱动芯片3216的相应各输入端口相连接；GP2015芯片3101 输出一采样时钟3105信号通过连接插座3209与串并转换接口模块 32中驱动芯片3216的相应输入端相连接；串口 3102输入输出两个 TTL电平的发送3106和接收3107信号，串口 3102的输出发送3106 信号通过连接插座3209与串并转换接口模块32中串口电平转换 3205的相应输入端口相连接，串口电平转换3205的输出接收3107 信号与串口 3102的相应输入端相连接；
一串并转换接口模块32主要由复杂可编程逻辑器件3201、直 流电源变换3202、开关3203、串口电平转换3205、边界扫描接口 3206和小型计算机系统SCSI接口 3208组成，串并转换接口模块32 接受12V直流供电，电源经过开关3203后有一路输入至直流电源变 换3202模块的输入端，直流电源变换3202的输出为电源3. 3V 3210， 分为五路输出第一路供电信号传递到指示灯3204的相应输入端； 第二路供电信号传递到复杂可编程逻辑器件3201的相应输入端；第 三路供电信号同时传递到串口电平转换3205和边界扫描接口 3206 的相应输入端；第四路供电信号传递到跳线开关3217的相应输入 端，跳线开关闭合后，则有源天线供电3218和电源3. 3V 3210连通，
15有源天线供电3218信号同时传递到天线；第五路供电信号通过连接 插座3209传递到射频信号采样模块31的相应输入端；
一复杂可编程逻辑器件3201接受来自GP2015芯片3101的三路 输出信号符号位3103、幅值位3104和采样时钟3105分别经过连 接插座3209和驱动芯片3216后输入至复杂可编程逻辑器件3201 的相应输入端;复杂可编程逻辑器件3201在采样时钟3105的上升 沿读取符号位3103和幅值位3104的电平，在采样时钟3105的每 16个上升沿之后，复杂可编程逻辑器件3201分别采样了 16个符号 位3103和幅值位3104的电平，并将其输出变成2个16位的并行数 据并行符号位3211和并行幅值位3212，且分别输出至小型计算 机系统SCSI接口 3208的相应输入端；复杂可编程逻辑器件3201 还将采样时钟3105 16分频后变成16分频采样时钟3213也输出至 小型计算机系统SCSI接口 3208的相应输入端；小型计算机系统 SCSI接口 3208的输出端与数字信号采集卡2的输入端相互连接； 复杂可编程逻辑器件3201的输入输出与边界扫描接口 3206模块的 输出输入端相互连接；
一串口电平转换3205的输出接收3107信号通过连接插座3209 与串口 3102模块的相应输入端口相连接，并接收来自串口 3102的 输出发送3106信号通过连接插座3209与串口电平转换3205模块的 相应输入端口相连接；串口电平转换3205将TTL电平的发送3106 信号转换为RS232电平的传输电平发送信号3214传递到串口插座 3207模块的相应输入端，并将RS232电平的传输电平接收信号3215 传递到串口电平转换3205模块的相应输入端，经串口电平转换3205 模块转换为TTL电平的接收3107信号通过连接插座3209传递到串 口 3102模块的相应输入端。
请参阅附图4所示，所述的全球定位系统实时软件接收机的复 杂可编程逻辑器件3201 U2芯片分别与边界扫描接口 3206、直流电源变换3202 Ul芯片、串口电平转换3205 U4芯片和驱动芯片 (3216)U3芯片模块的相应端口相互连接；其中
一复杂可编程逻辑器件3201 U2芯片的引脚48、 83、 45和47 分别与边界扫描接口 3206模块中JP1插座的引脚4、 3、 2和1的相 应端口相互并行连接，JP1插座的引脚6同时分别与直流电源变换 3202 Ul芯片的引脚6、串口电平转换3205 U4芯片的引脚16和驱 动芯片3216 U3芯片的引脚20的相应端口相互连接；
所述复杂可编程逻辑器件3201 U2芯片的引脚5、 26、 38、 51、 57、 88和98相互并行连接后同时与直流电源变换3202 Ul芯片的 引脚6和驱动芯片3216 U3芯片的引脚20的相应端口相互连接；
所述复杂可编程逻辑器件3201 U2芯片的引脚21、 31、 44、 62、 69、 75、 84和100的相应端口相互并行连接后接地；
所述复杂可编程逻辑器件3201 U2芯片的引脚97、 96和22分 别与驱动芯片3216U3芯片的引脚18、 16、 14相应端口相互并行连 接；引脚95与J2插座的引脚2的相应端口相互连接；
所述复杂可编程逻辑器件3201 U2芯片的引脚33、 32、 30、 29、 20、 19、 16和15分别与J2插座的引脚54、 53、 52、 51、 48、 47、 45和44的相应端口相互连接；引脚14和17分别与J2插座的引脚 10和12的相应端口相互连接；
所述复杂可编程逻辑器件3201 U2芯片的引脚56、 58、 54、 53、
49、 46、 41、 40和36分别与J2插座的引脚67、 54、 52、 51、 29、 28、 26、 25和23的相应端口相互连接;
所述复杂可编程逻辑器件3201 U2芯片的引脚35、 34、 28、 25、 24和18分别与J2插座的引脚22、 21、 17、 16、 15和13的相应端 口相互连接；
所述复杂可编程逻辑器件3201 U2芯片的引脚37、 39、 42、 43、
50、 52和55分别与J2插座的引脚57、 58、 60、 61、 63、 64和66 的相应端口相互连接。请参阅附图5所示，所述的全球定位系统实时软件接收机的串 口电平转换3205 U4芯片分别与Jl插座和JP3插座的模块的相应端 口相互连接；其中
一串口电平转换3205 U4芯片引脚1通过电容C6与引脚3端口 相互连接；引脚4通过电容C7与引脚5端口相互连接；
所述串口电平转换3205 U4芯片的引脚16的一路分别与电源 3.3V和JP3、 JP6插座的引脚2的相应端口相互连接，另一路通过 电容C9分别有两路连接第一路与JP3插座的引脚10、 13、 16和 18端口相互连接，第二路与Jl插座的引脚5和U4芯片的引脚15 端口相互连接，并分别通过电容C8、 C10与U4芯片的引脚2和4 端口相互连接；
所述串口电平转换3205 U4芯片的引脚13和14分别与Jl插座 的引脚3和2的相应端口相互连接；
所述串口电平转换3205 U4芯片的引脚11和12分别与JP3插 座的引脚11和12的相应端口相互连接。
请参阅附图6所示，所述的全球定位系统实时软件接收机的直 流电源变换3202 Ul芯片的引脚1同时与电容C2的一端和二极管 Dl的负极的相应端口相互连接；引脚2的一路通过电容C1后接地， 另一路经由开关Sl和插座Pl后接地；引脚3分别同时与稳压管D2 的负端、电容C2的另一端和电感L1的一端的相应端口相互连接； 引脚4接地；引脚6分别同时与电容C4的一端、发光二极管DSI 的电源端和电感L1的另一端的相应端口相互连接；引脚7通过电容 C3和电阻R1后接地；引脚8接地。
请参阅附图3、 4所示，所述的全球定位系统实时软件接收机的 驱动芯片3216 U3芯片引脚1和19相互并行连接后接地，引脚20 经电容C5和引脚10相互并行连接后接地；引脚2、 4和6分别与 JP2插座的引脚1、 2和3的相应端口相互连接；引脚14、 16和18分别与复杂可编程逻辑器件3201 U2芯片的引脚97、 96和22的相 应端口相互连接。
本实用新型的工作原理和系统特点如下
请参阅附图1、 2所示，本实用新型的特点是把基带相关处理部 分完全放到计算机里实现，即把RF端的采样信号直接送入计算机， 然后由微处理器完成全部的运算。
本方案中的硬件部分需要一个移位寄存器模块和一个高速数字 信号采集卡。移位寄存器模块的作用是把1位或者2位的射频前端 中频采样信号转换成32位，然后送入数字信号采集卡。数字信号采 集卡把中频采样信号送入计算机内存，然后由计算机的中央处理器 完成全部的运算。本实用新型就是采用这种方法实现了实时的GPS 单频(L1频段)的GPS码接收机。
该系统中使用的天线和射频购买的是成熟的商用模块。由射频模 块输出的1位或者2位数字信号将被复杂可编程逻辑器件CPLD (Complex programmable logic device )转换成32位/16位的并 行信号，连同时钟信号一起被送至数字信号采集卡。数字信号卡采 用National Instruments (美国国家仪器)数字信号采集卡(NI DIO PCI6534)。
GPS软件接收机硬件由以下几部分组成
① 射频信号采样模块(SuperStarII接收机，内含GP2015芯片)；
② 串并转换接口模块(主要由CPLD (复杂可编程逻辑器件)电
③ 数字信号采集卡(NI PCI-6534)
⑥ PC机；
⑦ 外接稳压电源(3 25V直流)。
请参阅附图1、 2、 3、 4所示，整个GPS接收机系统可以分为天 线、信号采样传输模块、数字信号采集卡、计算机软件处理模块。天线4用于接收来自GPS卫星的无线导航信号，天线4和信号 采样传输模块3中的射频信号采样模块31相连，射频信号采样模块 31将天线4输入的无线导航信号采样并数模转换。射频信号采样模 块31的输入输出和串并转换接口模块32相连。串并转换接口模块 32为射频信号采样模块31提供电源、以及数字信号串并转换以 及电平转换。串并转换接口模块32输出数字信号至数字信号采集卡 2。数字信号采集卡2是插在计算机主机板PCI插槽上的，通过PCI 总线将数据发送给计算机。计算机获取数字信号采集卡2的数据后， 完全使用软件处理，完成接收机的工作。计算机软件处理模块l将 本地产生的信号与数字信号采集卡2输入的采样信号相关处理，根 据相关处理结果完成捕获、跟踪、同步、导航解算的工作。
信号采样传输模块3主要有射频信号采样模块31和串并转换接 口模块32连接而成。详细结构见图3。射频信号采样模块31是一 块商用的GPS接收机板，型号为Novatel公司的superstar II。射 频信号采样模块31中有一块GP2015芯片3101，它输出两位串行数 字信号， 一位为符号位3103， 一位为幅值位3104。 GP2015芯片3101 同时还输出一个采样时钟3105，时钟频率为5. 714MHz。串口 3102 输入输出两个TTL电平的发送3106和接收3107信号。由于射频信 号采样模块31和串并转换接口模块32为两块独立的电路板。上述 五路信号3103、 3104、 3105、 3106、 3107通过连接插座3209和串 并转换接口模块32中的各部件相连。串并转换接口模块32接受12V 直流供电，电源经过开关3203后另一路输入至直流电源变换3202， 直流电源变换3202将输入的3 25V变换为3. 3V。直流电源变换 3202的输出为3.3V 3210电源，第一路给指示灯3204供电，当开 关3203闭合后，指示灯3204点亮；第二路给复杂可编程逻辑器件 3201供电，第三路给串口电平转换3205供电，第四路输入至跳线 开关3217，跳线开关闭合后，则有源天线供电3218和电源3. 3V 3210 连通，有源天线供电3218给天线提供电源。最后一路通过连接插座3209给射频信号采样模块31供电。射频信号采样模块31的GP2015 芯片3101的三路输出符号位3103幅值位3104采样时钟3105经 过连接插座3209和驱动芯片3216后输入至复杂可编程逻辑器件 3201。复杂可编程逻辑器件3201在采样时钟3105的上升沿读取符 号位3103幅值位3104的电平，在采样时钟3105的每16个上升沿 之后，复杂可编程逻辑器件3201分别采样了 16个符号位3103和幅 值位3104的电平，并将其变成2个16位的并行数据并行符号位 3211和并行幅值位3212输出至SCSI接口 3208。复杂可编程逻辑器 件3201还将采样时钟3105 16分频后变成16分频采样时钟3213 也输出至SCSI接口 3208。SCSI接口 3208和数字信号采集卡2连接。
复杂可编程逻辑器件3201的输入输出和边界扫描接口 3206连 接，用于对复杂可编程逻辑器件3201内部逻辑电路的编程。
串口 3102输入输出两个TTL电平的发送3106和接收3107信号 通过连接插座3209和串口电平转换3205连接。串口电平转换3205 将TTL电平的发送3106转换为RS232电平的传输电平发送信号 3214，并将RS232电平的传输电平接收信号3215转换为TTL电平的 接收3107信号。传输电平发送信号3214、传输电平接收信号3215 和串口插座3207相连。
串口插座3207在串并转换接口模块32之外并没有器件与之连 接，这个接口只是预留在此用来验证射频信号采样模块31是否工作 正常。在软件接收机平时工作时并不工作。
数字信号采集卡2为NI (美国国家仪器)公司的NI PCI-6534。
本实用新型的接口模块还完成了将SuperStarII接收机的输出 转换为RS232串口格式，直接供PC机上运行的软件使用。
由上可见，该接口模块中GPS软件接收机和S叩erStarII接收 机共用射频前端。既可以通过SCSI接头将射频前端输出的数字信号提供给采集卡，然后由自行开发的软件在PC机内完成捕获跟踪算 法；同时SuperStarII接收机也能正常工作，输出解算结果经电平 变换后传输给PC机串口，由PC机上运行的专用软件进行处理。采 用这种方案，与软件接收机和S叩erStarII接收机采用同一射频前 端时捕获跟踪的效果不一样。
权利要求1、一种全球定位系统实时软件接收机，该装置有复杂可编程逻辑器件、总线、接口、天线、移位寄存器、存储器、插座、A/D和计算机，所述计算机(10)内设有32位数字信号采集卡(2)，32位数字信号采集卡(2)插在计算机主机板周边元件扩展接PCI插槽上，通过周边元件扩展接口PCI总线将数据发送给计算机，该计算机通过天线(4)接收来自全球定位系统GPS卫星的无线导航信号，经由射频信号采样模块(31)后，将2位数字信号传递到串并转换(33)模块，经串并转换(33)模块的输出信号通过基于通用处理器的计算机，而非全球定位系统GPS专用基带处理芯片进行基带信号的处理，各模块组合为一整体的软件接收机，其特征在于该装置至少包括一信号采样传输模块(3)中由射频信号采样模块(31)和串并转换接口模块(32)组成，天线(4)与信号采样传输模块(3)中的射频信号采样模块(31)的输入端相连接，射频信号采样模块(31)将天线(4)输入的无线导航信号采样并数模转换，射频信号采样模块(31)的输入输出端和串并转换接口模块(32)的输出输入端相互连接，串并转换接口模块(32)的输出端输出数字信号传递至32位数字信号采集卡(2)的输入端；一计算机软件处理模块(1)由采样信号与本地信号相关处理(11)和信号捕获、跟踪、同步、导航解算(12)模块组成，采样信号与本地信号相关处理(11)的输入输出端与信号捕获、跟踪、同步、导航解算(12)模块的输出输入端相互连接；一32位数字信号采集卡(2)通过周边元件扩展接口PCI总线与计算机软件处理模块(1)中的采样信号与本地信号相关处理(11)的输入端相互连接，计算机(10)与32位数字信号采集卡(2)之间为相互电连接。
2、根据权利要求1所述的全球定位系统实时软件接收机，其 特征在于所述的射频信号采样模块(31)通过连接插座(3209) 和串并转换接口模块(32)中的各部件相连接，其中-一射频信号采样模块(31)由GP2015芯片(3101)和串口(3102) 组成，GP2015芯片(3101)依次输出两位串行数字信号， 一位为符 号位(3103)， 一位为幅值位(3104)，分别通过连接插座(3209) 与串并转换接口模块(32)中驱动芯片(3216)的相应各输入端口相 连接；GP2015芯片(3101)输出一采样时钟(3105)信号通过连接 插座(3209)与串并转换接口模块(32)中驱动芯片(3216)的相 应输入端相连接；串口 (3102)输入输出两个TTL电平的发送(3106) 和接收(3107)信号，串口 (3102)的输出发送(3106)信号通过 连接插座(3209)与串并转换接口模块(32)中串口电平转换(3205) 的相应输入端口相连接，串口电平转换(3205)的输出接收(3107) 信号与串口 (3102)的相应输入端相连接；一串并转换接口模块(32)主要由复杂可编程逻辑器件(3201)、 直流电源变换(3202)、开关(3203)、串口电平转换(3205)、边界 扫描接口 (3206)和小型计算机系统SCSI接口 (3208)组成，串并 转换接口模块(32)接受12V直流供电，电源经过开关(3203)后 有一路输入至直流电源变换(3202)模块的输入端，直流电源变换 (3202)的输出为电源3.3V (3210)，分为五路输出第一路供电 信号传递到指示灯(3204)的相应输入端；第二路供电信号传递到 复杂可编程逻辑器件(3201)的相应输入端；第三路供电信号同时 传递到串口电平转换(3205)和边界扫描接口 (3206)的相应输入 端；第四路供电信号传递到跳线开关(3217)的相应输入端，跳线 开关闭合后，则有源天线供电(3218)和电源3.3V (3210)连通， 有源天线供电(3218)信号同时传递到天线；第五路供电信号通过 连接插座(3209)传递到射频信号采样模块(31)的相应输入端；一复杂可编程逻辑器件(3201)接受来自GP2015芯片(3101)的三路输出信号符号位(3103)、幅值位(3104)和采样时钟(3105) 分别经过连接插座(3209)和驱动芯片(3216)后输入至复杂可编程 逻辑器件(3201)的相应输入端；复杂可编程逻辑器件(3201)在 采样时钟(3105)的上升沿读取符号位(3103)和幅值位(3104) 的电平，在采样时钟(3105)的每16个上升沿之后，复杂可编程逻 辑器件(3201)分别采样了 16个符号位(3103)和幅值位(3104) 的电平，并将其输出变成2个16位的并行数据并行符号位(3211) 和并行幅值位(3212)，且分别输出至小型计算机系统SCSI接口(3208)的相应输入端；复杂可编程逻辑器件(3201)还将采样时 钟(3105) 16分频后变成16分频采样时钟(3213)也输出至小型 计算机系统SCSI接口 (3208)的相应输入端；小型计算机系统SCSI 接口 (3208)的输出端与数字信号采集卡(2)的输入端相互连接； 复杂可编程逻辑器件(3201)的输入输出与边界扫描接口 (3206) 模块的输出输入端相互连接；一串口电平转换(3205)的输出接收(3107)信号通过连接插 座(3209)与串口 (3102)模块的相应输入端口相连接，并接收来 自串口 (3102)的输出发送(3106)信号通过连接插座(3209)与 串口电平转换(3205)模块的相应输入端口相连接；串口电平转换(3205)将TTL电平的发送(3106)信号转换为RS232电平的传输 电平发送信号(3214)传递到串口插座(3207)模块的相应输入端， 并将RS232电平的传输电平接收信号(3215)传递到串口电平转换(3205)模块的相应输入端，经串口电平转换(3205)模块转换为 TTL电平的接收(3107)信号通过连接插座(3209)传递到串口(3102)模块的相应输入端。
3、根据权利要求2所述的全球定位系统实时软件接收机，其特 征在于所述的复杂可编程逻辑器件(3201) U2芯片分别与边界扫 描接口(3206)、直流电源变换(3202)U1芯片、串口电平转换(3205) U4芯片和驱动芯片(3216)U3芯片模块的相应端口相互连接；其中一复杂可编程逻辑器件(3201) U2芯片的引脚48、 83、 45和 47分别与边界扫描接口 (3206)模块中JP1插座的引脚4、 3、 2和 1的相应端口相互并行连接，JP1插座的引脚6同时分别与直流电源 变换(3202) Ul芯片的引脚6、串口电平转换(3205) U4芯片的引 脚16和驱动芯片(3216) U3芯片的引脚20的相应端口相互连接；所述复杂可编程逻辑器件(3201) U2芯片的引脚5、 26、 38、 51、 57、 88和98相互并行连接后同时与直流电源变换(3202) Ul 芯片的引脚6和驱动芯片(3216)U3芯片的引脚20的相应端口相互 连接；所述复杂可编程逻辑器件(3201) U2芯片的引脚21、 31、 44、 62、 69、 75、 84和100的相应端口相互并行连接后接地;所述复杂可编程逻辑器件(3201) U2芯片的引脚97、 96和22 分别与驱动芯片(3216)U3芯片的引脚18、 16、 14相应端口相互并 行连接；引脚95与J2插座的引脚2的相应端口相互连接；所述复杂可编程逻辑器件(3201) U2芯片的引脚33、 32、 30、 29、 20、 19、 16和15分别与J2插座的引脚54、 53、 52、 51、 48、 47、 45和44的相应端口相互连接；引脚14和17分别与J2插座的 引脚10和12的相应端口相互连接；所述复杂可编程逻辑器件(3201) U2芯片的引脚56、 58、 54、 53、 49、 46、 41、 40和36分别与J2插座的引脚67、 54、 52、 51、 29、 28、 26、 25和23的相应端口相互连接;所述复杂可编程逻辑器件(3201) U2芯片的引脚35、 34、 28、 25、 24和18分别与J2插座的引脚22、 21、 17、 16、 15和13的相 应端口相互连接；所述复杂可编程逻辑器件(3201) U2芯片的引脚37、 39、 42、 43、 50、 52和55分别与J2插座的引脚57、 58、 60、 61、 63、 64 和66的相应端口相互连接。
4、根据权利要求2所述的全球定位系统实时软件接收机，其特征在于所述的串口电平转换(3205) U4芯片分别与Jl插座和JP3插座的模块的相应端口相互连接；其中一串口电平转换(3205) U4芯片引脚1通过电容C6与引脚3 端口相互连接；引脚4通过电容C7与引脚5端口相互连接；所述串口电平转换(3205) U4芯片的引脚16的一路分别与电 源3.3V和JP3 、 JP6插座的引脚2的相应端口相互连接，另一路通 过电容C9分别有两路连接第一路与JP3插座的引脚10、 13、 16 和18端口相互连接，第二路与Jl插座的引脚5和U4芯片的引脚 15端口相互连接，并分别通过电容C8、 C10与U4芯片的引脚2和4 端口相互连接；所述串口电平转换(3205) U4芯片的引脚13和14分别与Jl 插座的引脚3和2的相应端口相互连接；所述串口电平转换(3205) U4芯片的引脚11和12分别与JP3 插座的引脚11和12的相应端口相互连接。
5、 根据权利要求2所述的全球定位系统实时软件接收机，其 特征在于所述的直流电源变换(3202) Ul芯片的引脚1同时与电 容C2的一端和二极管D1的负极的相应端口相互连接；引脚2的一 路通过电容Cl后接地，另一路经由开关Sl和插座Pl后接地；引脚 3分别同时与稳压管D2的负端、电容C2的另一端和电感L1的一端 的相应端口相互连接；引脚4接地；引脚6分别同时与电容C4的一 端、发光二极管DSI的电源端和电感L1的另一端的相应端口相互连 接；引脚7通过电容C3和电阻R1后接地；引脚8接地。
6、 根据权利要求2所述的全球定位系统实时软件接收机，其 特征在于所述的驱动芯片(3216) U3芯片引脚1和19相互并行连 接后接地，引脚20经电容C5和引脚IO相互并行连接后接地；引脚 2、 4和6分别与JP2插座的引脚1、 2和3的相应端口相互连接； 引脚14、 16和18分别与复杂可编程逻辑器件(3201) U2芯片的引 脚97、 96和22的相应端口相互连接。
专利摘要一种涉及电子技术领域的导航、定位设备，尤旨一种利用现代科技手段，通过接收到的全球卫星定位系统GPS信号，进行实时定位，应用于信号采样和计算机软件处理的全球定位系统实时软件接收机。该装置由复杂可编程逻辑器件、总线、接口、天线、移位寄存器、存储器、信号采样传输模块中由射频信号采样模块和串并转换接口模块等组成；主要解决如何实现信号采样传输模块和高速数字信号采集卡等有关接口技术问题。本实用新型的积极效果是该装置在微软windows XP系统上实现了实时运行，可以实时输出定位结果，软件接收机的性能指标都已经达到了该项目的要求，并具有较高的精度和灵敏度。
文档编号G01S1/00GK201138374SQ20072007628
公开日2008年10月22日 申请日期2007年11月16日 优先权日2007年11月16日
发明者刘峻宁, 孟祥夫, 宋嫡儿, 婧 张, 战兴群, 实 李, 翟传润, 华 胡 申请人:上海伽利略导航有限公司