Gnss信号采集试验中保证数据量化正确的模拟中频电平调整方法

专利名称：Gnss信号采集试验中保证数据量化正确的模拟中频电平调整方法
技术领域：
本发明属于信号处理技术领域，涉及一种GNSS信号采集试验中保证数据量化 正确的模拟中频电平调整方法。
背景技术：
GNSS信号采集试验的目的是采集GNSS数字中频信号。GNSS信号采集试验 系统一般包括有GNSS天线1 ，下变频模块2、 A/D模块3和采集模块4，如图1 所示。GNSS天线1将接收到的射频信号,经过下变频模块2成为模拟中频信号/2; 模拟中频信号/2经由A/D模块3量化后输出数字中频信号/3 ，该数字中频信号/3经 采集模块4编码后锁存在采集模块4中。
在如图1所示的GNSS信号采集试验系统中，下变频模块2将接收到的射频信 号乂转化为模拟中频信号/2 ，该模拟中频信号/2需要进行由A/D模块3进行量化， 其中A/D量化的电平是固定的，为了补偿由于下变频模块2引起的电平漂移，保证 量化输出电平正确，需要对下变频模块2输出的模拟中频信号/2作调整。
在GNSS信号采集试验中，模拟中频电平调整方法不可能依据示波器显示的中 频信号的幅度边、观察边进行调整。第一，这样没有考虑到A/D量化电平漂移的影 响；第二，模拟中频信号上叠加有噪声，信噪比很低，不容易观察准确。
传统的GNSS信号采集试验中模拟中频电平一般不经过调整。若不对模拟中频 电平进行调整，则A/D量化电平漂移或者输出的模拟中频信号的电平漂移会造成信 号处理的信噪比损失。 发明 内 容
为了解决在GNSS信号采集试验中，由于下变频模块2的量化产生的电平漂移 给模拟中频信号/2引入的信噪比损失，本发明提出GNSS信号釆集试验中保证数据 量化正确的*莫拟中频电平调整方法。
3本发明的一种GNSS信号采集试验中保证数据量化正确的模拟中频电平调整方 法，该GNSS信号采集试验系统由GNSS天线，下变频模块、A/D模块、采集模块 和PC机组成；
该PC机中存储有中频调整信息提取模块，中频调整信息提取模块对接收的数字 中频信号码流/4进行的处理步骤为
第一步，对量化电平数的个数进行统计
A/D模块釆用1 bit量化，A/D模块输出的数字中频信号/3的码流由码流0和 码流1组成，其中，将码流0译码成一 1量化电平数，码流1译码成+1量化电平数; 统计在一个釆集时间r内，一1量化电平数的个数，即一l的个数W(-1); 统计在一个采集时间r内，+1量化电平数的个数，即+ l的个数AT(+l); 量化电平数的总数据个数记为wr = w(-;
第二步，计箅各个量化电平的数据的个数占总数据个数的比例
一l的个数W(-1)占总数据个数i^的比例为Pi-^^;
+ 1的个数w(+i)占总数据个数~的比例为尸+1 =^^;
第三步，获得调整中频信号的依据
当i尸—广尸+1|^8%时，结束GNSS信号采集试验；
当ld-尸+1|>8%时，对下变频模块输出的模拟中频信号/2进行调整，其对下变 频模块的调整量是由h(i^-尸+1)来确定的，A表示比例系数，其取值为0.2V; 当-为正数时，上调模拟中频信号/2输出的电平； 当-为负数时，下调模拟中频信号/2输出的电平。 本发明的GNSS信号釆集试验中保证数据量化正确的模拟中频电平调整方法的 优点在于
(1) 利用PC机作为载体，采用中频调整信息提取模块对采集模块4输出的 数字中频信号码流/4进行数字化手段的分析，能够有效地获得各个量化电平的个数， 充分考虑了模拟中频信号信噪比低，单纯依靠观察不容易观察准确的情况。
(2) 采用中频调整信息提取模块对各个量化电平的个数进行了记录，为计算 各个量化电平的数据的个数占总数据数的比例提供了依据。(3) 采用Matlab 7.0软件编写中频调整信息提取模块，语言简单，计算效率高。
(4) 对采集模块4输出的数字中频信号码流/4进行数字化手段的分析。该模 块能够充分地考虑A/D模块3量化电平漂移造成的影响。


图1是传统的GNSS信号釆集试验系统的结构框图。
图2是本发明的GNSS信号采集试验系统的结构框图。
图3是本发明利用的PC机中存储的中频调整信息提取模块显示的界面。
具体实施例方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
为了解决在GNSS信号采集试验系统中，由于A/D樣块3的量化产生的电平漂 移给数字中频信号/3引入的信噪比损失，本发明提供一种在采集模块4的输出端上 连接一PC机，且该PC机中存储有中频调整信息提取模块。
请参见图2所示，本发明的GNSS信号采集试验系统由GNSS天线1，下变频 模块2、 A/D模块3、采集模块4和PC机5组成。
GNSS夭线1将接收到的射频信号力经过下变频模块2成为模拟中频信号/2;模 拟中频信号/2经由A/D模块3量化后输出数字中频信号/3,该数字中频信号/3经釆 集模块4编码锁存后输出数字中频信号码流/4给PC机5;该数字中频信号码流厶在 PC机5的中频调整信息提取模块中迸行概率统计获得模拟中频信号/2的调整信息/5 。
所述中频调整信息提取模块采用Matlab 7.0软件编写。
PC机的最低配置为CPU 2GHz，内存2GB，硬盘IOGB;操作系统为windows 2000/2003/XP。
参见图3所示，在本发明中，中频调整信息提取模块对接收的数字中频信号码 流厶进行的处理步骤为
第一步，对量化电平数的个数进行统计
在本发明中，A/D模块3采用lbit量化，A/D模块3输出的数字中频信号/3 的码流由码流0和码流1组成，其中，将码流0译码成一 1量化电平数，码流1译 码成+l量化电平数；统计在一个采集时间r内，一i量化电平数的个数，该一i量化电平数的个数记
为W(-1)，简称为一l的个数W(-1);
统计在一个采集时间r内，+1量化电平数的个数，该+i量化电平数的个数记
为W(+1),简称为+ l的个数W(+1);
量化电平数的总数据个数记为A^ =7V(_1) + W(+1);
在本发明中，采集时间r由发明人自行设定，可以是1秒、10秒、30秒、60 秒或600秒。
第二步，计算各个量化电平的数据的个数占总数据个数的比例
一l的个数iV(-l)占总数据个数A^的比例为/^ =^^,简称为一1的个数比例
尸=腦.
_1 ，
+ 1的个数W(+1)占总数据个数^的比例为尸+1 =^^，简称为+ 1的个数比例
第三步，获得调整中频信号的依据
当l尸一-尸+1|^8%时，结束GNSS信号采集试验；
当l尸-广^k8y。时，对下变频模块2输出的模拟中频信号/2进行调整，其对下 变频模块2的调整量是由h(尸—广i^)来确定的，A表示比例系数，其取值为0.2V。
在本发明中，h(尸一-P+》为正数时，将模拟中频信号/2输出的电平调大(上调 电平)；,-d)为负数时，将模拟中频信号/2输出的电平调小(下调电平)。
实施例1 :
依据图2、图3所示的本发明的GNSS信号采集试验系统进行模拟中频信号/2的 调节过程为
第一次调整，在采集时间r-30秒内，如果PC机的显示器中显示的中频调整信 息提取模块界面计算得到的量化电平数出现P+1 = 30%、 & = 70%情况时 Id-尸+i卜40。/。， 40%>8%，则应该对下变频模块2输出的模拟中频信号/2的调整大
小为,-=0.08V，即模拟中频信号力的电平需要上调0.08V。
经第一次调整后，由于—1的个数比例&与+1的个数比例尸+1之差的绝对值大于 8%，因此需要进行第二次或者第三次的调整，直至满足|尸—,-尸」S8。/。才能结束GNSS
信号采集试验。第二次调整，在采集时间r-30秒内，如果pc机的显示器中显示的中频调整信
息提取模块界面计箅得到的量化电平数出现尸+1=40%、 ^-60o/。情况时 |户—广尸」-200/。， 20%>8%,则应该对下变频模块2输出的模拟中频信号/2的调整大 小为"(尸—,=0.04V，即模拟中频信号/2的电平需要上调0.04V。
第三次调整，在采集时间r-30秒内，如果PC机的显示器中显示的中频调整信 息提取模块界面计箅得到的量化电平数出现尸+1=49%、尸一-51o/。情况时 尸+1| = 2%， 2%<8%，则结束试验。
在整个的调整过程中，发明人利用PC机中存储的中频调整信息提取模块显示的 界面(如图3所示)进行采集时间r的设定，通过界面直观在进行"参数设置"，在 点击"采集开始"至采集时间结束后，界面中的多个方块中会显示相关的参数信息， 然后点击"调整判断"则有上调电压和下调电压的参数显示，当满足l尸一,-尸+1卜8%时，
结束GNSS信号采集试验。 实施例2 :
依据图2、图3所示的本发明的GNSS信号采集试验系统进行模拟中频信号/2的 调节过程为
第一次调整，在采集时间段r-io秒内，如果pc机的显示器中显示的中频调整
信息提取模块界面计箅得到的量化电平数出现尸+1 =55%、 & =45%情况时 |尸—广尸+1| = 10%， 10%>8%，则对下变频模块2输出的模拟中频信号/2的调整大小为 卜(尸一-=—0.02V，即模拟中频信号/2的电平需要下调0.02V。
第二次调整，在采集时间段r-30秒内，如果PC机的显示器中显示的中频调整 信息提取模块界面计算得到的量化电平数出现尸+1 =48%、 & =52%情况时 尸+1| = 4%， 4%^8%，则结束试验。
在本发明中，利用PC机作为载体，应用如图3所示的中频调整信息提取模块的界 面进行直观数字信息显示。本发明采用中频调整信息提取模块对采集模块4输出的数 字中频信号码流/4进行数字化手段的分析，能够有效地获得各个量化电平的个数， 充分考虑了模拟中频信号信噪比低，单纯依靠观察不容易观察准确的情况。同时，采 用中频调整信息提取模块对各个量化电平的个数进行了记录，为计箅各个量化电平的 数据的个数占总数据数的比例提供了依据。
权利要求
1、一种GNSS信号采集试验中保证数据量化正确的模拟中频电平调整方法，其特征在于该GNSS信号采集试验系统由GNSS天线(1)，下变频模块(2)、A/D模块(3)、采集模块(4)和PC机(5)组成；其中，该PC机(5)中存储有中频调整信息提取模块；GNSS天线(1)将接收到的射频信号f1经过下变频模块(2)成为模拟中频信号f2；模拟中频信号f2经由A/D模块(3)量化后输出数字中频信号f3，该数字中频信号f3经采集模块(4)编码锁存后输出数字中频信号码流f4给PC机(5)；该数字中频信号码流f4在PC机(5)的中频调整信息提取模块中进行概率统计获得模拟中频信号f2的调整信息f5；中频调整信息提取模块对接收的数字中频信号码流f4进行的处理步骤为第一步，对量化电平数的个数进行统计A/D模块(3)采用1bit量化，A/D模块(3)输出的数字中频信号f3的码流由码流0和码流1组成，其中，将码流0译码成-1量化电平数，码流1译码成+1量化电平数；统计在一个采集时间T内，-1量化电平数的个数，即-1的个数N(-1)；统计在一个采集时间T内，+1量化电平数的个数，即+1的个数N(+1)；量化电平数的总数据个数记为NT＝N(-1)+N(+1)；第二步，计算各个量化电平的数据的个数占总数据个数的比例-1的个数N(-1)占总数据个数NT的比例为<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>P</mi> <mrow><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>N</mi><mrow> <mo>(</mo> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>T</mi> </msub></mfrac><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2009100891250002C1.tif" wi="22" he="10" top= "164" left = "114" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>+1的个数N(+1)占总数据个数NT的比例为<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>P</mi> <mrow><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>N</mi><mrow> <mo>(</mo> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>T</mi> </msub></mfrac><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0002" file="A2009100891250002C2.tif" wi="22" he="10" top= "176" left = "114" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>第三步，获得调整中频信号的依据当|P-1-P+1|≤8％时，结束GNSS信号采集试验；当|P-1-P+1|＞8％时，对下变频模块(2)输出的模拟中频信号f2进行调整，其对下变频模块(2)的调整量是由k·(P-1-P+1)来确定的，k表示比例系数，其取值为0.2V；当k·(P-1-P+1)为正数时，上调模拟中频信号f2输出的电平；当k·(P-1-P+1)为负数时，下调模拟中频信号f2输出的电平。
2、 根据权利要求1所述的一种GNSS信号采集试验中保证数据量化正确的模拟中 频电平调整方法，其特征在于采集时间r是指1秒、10秒、30秒、60秒或 600秒。
全文摘要
本发明公开了一种GNSS信号采集试验中保证数据量化正确的模拟中频电平调整方法，该GNSS信号采集试验系统由GNSS天线，下变频模块、A/D模块、采集模块和PC机组成；该PC机中存储有中频调整信息提取模块；GNSS天线将接收到的射频信号f₁经过下变频模块成为模拟中频信号f₂；模拟中频信号f₂经由A/D模块量化后输出数字中频信号f₃，该数字中频信号f₃经采集模块编码锁存后输出数字中频信号码流f₄给PC机；该数字中频信号码流f₄在PC机的中频调整信息提取模块中进行概率统计获得模拟中频信号f₂的调整信息f₅。中频调整信息提取模块对接收的数字中频信号码流f₄进行数字化手段的分析，能够有效地获得各个量化电平的个数，充分考虑了模拟中频信号信噪比低，单纯依靠观察不容易观察准确的情况。
文档编号G01S1/02GK101620264SQ20091008912
公开日2010年1月6日 申请日期2009年8月4日 优先权日2009年8月4日
发明者姚彦鑫, 婷 张, 琳 张, 张其善, 张孟阳, 杨东凯, 王建明 申请人:北京航空航天大学;航天恒星科技有限公司