開放式多模導(dǎo)航接收機(jī)設(shè)計(jì)

　　接收機(jī)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

　　導(dǎo)航接收機(jī)設(shè)計(jì)除了原有的導(dǎo)航芯片設(shè)計(jì)、導(dǎo)航軟件開發(fā)和核心算法研制等關(guān)鍵技術(shù)研究外，未來多星座全功能兼容GPS與北斗系統(tǒng)的接收機(jī)設(shè)計(jì)在多星座導(dǎo)航、可擴(kuò)展性與二次開發(fā)能力上面也會(huì)面臨著更多的問題。GPS與北斗接收機(jī)工作過程中，兩種衛(wèi)星的切換與控制貫穿整個(gè)運(yùn)行全流程。針對(duì)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的屬性，接收機(jī)工作流在每個(gè)細(xì)節(jié)都設(shè)計(jì)有復(fù)雜的細(xì)節(jié)與考慮。其中系統(tǒng)運(yùn)行各種狀態(tài)的檢測與切換過程是保證接收機(jī)在真實(shí)復(fù)雜環(huán)境下工作長期穩(wěn)定性的重要手段?；诮M件的軟件架構(gòu)與設(shè)計(jì)為系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境中的各種算法功能模塊的管理與調(diào)用提供了充分保證，這也是實(shí)現(xiàn)接收機(jī)由實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證到真實(shí)環(huán)境運(yùn)行的必要手段，以面向?qū)ο蟮姆椒梢苑奖愕膶?shí)現(xiàn)導(dǎo)航算法的各種復(fù)雜功能組合切換。同時(shí)雙星座衛(wèi)星組合定位需要面臨時(shí)間同步、選星策略等單GPS接收機(jī)所沒有的問題，在嵌入式環(huán)境下系統(tǒng)資源非常有限，評(píng)判并解決選星策略、時(shí)間同步及開放式開放設(shè)計(jì)需要更加靈活有效的方法。

　　雙星座可用衛(wèi)星選取

　　可定制開放硬件平臺(tái)和基于組件的軟件設(shè)計(jì)為雙模接收機(jī)開放式開發(fā)提供基本功能保證。基本的開放式開發(fā)原理為三層次設(shè)計(jì)：其中，簡單應(yīng)用層滿足用戶基本使用功能，直接定制功能與接收機(jī)產(chǎn)品或方案;概要開發(fā)層開放觀測數(shù)據(jù)輸出與控制，提供配套軟硬件資源，可供用戶進(jìn)行組合導(dǎo)航、整機(jī)協(xié)作等使用需求;深度開發(fā)層開放信號(hào)控制接口，提供從衛(wèi)星信號(hào)捕獲跟蹤到觀測數(shù)據(jù)的提取再到定位解算的全流程開放模式，配套全輔助工具鏈，能夠滿足高端用戶深度開發(fā)和特殊應(yīng)用的設(shè)計(jì)要求。其中硬件設(shè)計(jì)方案中通過通用I/O接口及其它輔助端口提供通信與控制，采用模塊化定義;而軟件則采用配套可選配組件或端口的方式提供，如圖5所示?！　?/p>

 

　　開放式開發(fā)方法設(shè)計(jì)

　　開發(fā)方法可以分為實(shí)時(shí)交互與非實(shí)時(shí)交互兩種方式，在實(shí)時(shí)交互模式下程序運(yùn)行數(shù)據(jù)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)按照不同協(xié)議格式全部實(shí)時(shí)通過I/O或者存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行傳輸;而非實(shí)時(shí)交互模式下程序數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)區(qū)文件形式交互，導(dǎo)航數(shù)據(jù)則可選用部分I/O端口實(shí)時(shí)傳輸。對(duì)于定制的開放式開發(fā)過程而言，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和冗余設(shè)計(jì)至關(guān)重要，在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于開發(fā)的系統(tǒng)組件將進(jìn)行運(yùn)行剝離與保護(hù)。異常處理按照異常危害程度分為底層數(shù)據(jù)級(jí)、算法級(jí)和系統(tǒng)級(jí)：對(duì)于不造成系統(tǒng)正常運(yùn)行產(chǎn)生直接危害的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)采取濾波、篩選甚至糾錯(cuò)等措施;對(duì)于算法級(jí)錯(cuò)誤將對(duì)功能組件進(jìn)行自檢修復(fù)或停用控制;對(duì)于系統(tǒng)級(jí)錯(cuò)誤將大致定位錯(cuò)誤現(xiàn)象，同時(shí)保護(hù)并重啟系統(tǒng)或給出處理意見。

　　結(jié)論

　　根據(jù)本文所提設(shè)計(jì)思路，以北京時(shí)代民芯科技有限公司研制的GPS/BD-2開放式雙模接收機(jī)樣機(jī)為基礎(chǔ)，通過功能測試證明了開放式開發(fā)方法的可行性。下一步將針對(duì)開放式開發(fā)模式設(shè)計(jì)、接收機(jī)工程化及可靠性提高、高動(dòng)態(tài)多模接收機(jī)設(shè)計(jì)等方面繼續(xù)展開研究工作。

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