一种多频多模卫星定位通信装置及混合定位信息控制方法与流程

本发明涉及卫星导航领域，具体地，涉及一种多频多模卫星定位通信装置及混合定位信息控制方法。

背景技术：

现有的定位通信系统为了降低设计难度，定位和通信功能大多都是独立工作或单频定位或双频多模定位模式来工作，系统定位模式和通信模式很简单。因此现有的定位通信系统对单、双或三卫星系统的依赖性较高，且现有的卫星定位通信系统通信工作频点少，效率较低。

技术实现要素：

本发明目的是使用多频多模定位通信模式，减小对单、双或三卫星系统的依赖性及提高系统通信工作效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种多频多模卫星定位通信装置，所述装置包括：

相互连接的天线单元和定位通信单元。

其中，所述装置的卫星信号接收处理流程包括：

天线单元接收卫星信号，天线单元将接收到的卫星信号分为多路第一信号，其目的在于接收本装置对应工作频点的空间卫星信号；天线单元将多路第一信号各自分别依次进行滤波、放大和再滤波处理，获得多路第二信号，该步骤目的是为了让各频点的卫星信号变得相对干净独立，同时保证射频前端的噪声系数尽量小；天线单元将多路第二信号合路为第三信号，该步骤目的是为了减少射频信号输出通道数量，做到使用一根同轴线同时满足射频信号收发两个功能要求；天线单元将第三信号与发射信号合路为第四信号，该步骤合路的目的也是为了用一根同轴线同时满足射频信号收发两个功能；天线单元将第四信号发送至定位通信单元；定位通信单元将第四信号分为若干路第五信号，该步骤是为了将天线单元的信号又分为若干个相对独立的信号通道，满足射频芯片多路输入的要求；定位通信单元将若干路第五信号分别滤波获得若干路第六信号，该步骤目的是为了让经过天线单元合路后的卫星信号再次变成各个相对干净独立；定位通信单元将若干路第六信号进行下变频处理；定位通信单元将下变频处理后的信号转成第一数字信号；定位通信单元将第一数字信号进行解调结算获得定位信息，定位通信单元将定位信息发送至外部设备；

其中，所述装置的信号发射处理流程包括：

外部设备发送指令信息至定位通信单元，定位通信单元将指令信息处理为第二数字信号，定位通信单元将第二数字信号转换为模拟信号，定位通信单元选择相应频段的发送通道滤波处理模拟信号获得第七信号，滤波目的是为了滤除带外信号，保证发射的信号在发射所需频段内；定位通信单元将第七信号处理为独立频点信号并与天线单元接收的卫星信号合路为第八信号，合路目的是为了将发射和接收信号两个通道设计成一线通模式；定位通信单元将第八信号发送至天线单元；天线单元将第八信号进行频段分路，分路的目的是将第八信号分成各个发射频段中所需的信号，天线单元将分路后的发射信号进行功率放大处理，天线单元将放大后的发射信号进行对应频段的滤波处理，信号放大是为了满足卫星信号输入功率要求，避免发射信号过小卫星收不到设备发送的信息，滤波的目的是滤除带外干扰信号，使发射信号更干净。将滤波后的发射信号通过天线单元发射。

优选的，本装置中，所述天线单元包括第一合路器、第一通道选择器、第一功放g1-第一功放gn、第一滤波电路l1-第一滤波电路ln、天线、第二滤波电路b1-第二滤波电路bn、第一放大滤波电路f1-第二放大滤波电路fn、第一功分合路器和第一电缆接口，n为大于2的整数；

其中，第一电缆接口与第一功分合路器的接口和第一通道选择器的输入端连接，第一通道选择器的输入端与第一功分合路器的输出端连接，第一合路器的输出端与第一功分合路器的输入端连接，第一功放与第一滤波电路一一对应，第一通道选择器的输出端与第一功放的输入端连接，第一功放的输出端与对应的第一滤波电路的输入端连接，第一滤波电路的输出端与第一天线连接；第二滤波电路与第一放大滤波电路第一对应，第一天线与第二滤波电路的输入端连接，第二滤波电路的输出端与对应的第一放大滤波电路的输入端连接，第一放大滤波电路的输出端与第一合路器的输入端连接。

优选的，本装置中，所述天线单元还包括第一电源模块，所述第一电源模块用于为天线单元供电。

优选的，本装置中，第一电源模块使用电缆馈送的电压为天线单元各部分提供工作电压。

优选的，本装置中，所述定位通信单元包括：第二电缆接口、第二通道选择器、第二功分合路器、第三滤波电路1-第三滤波电路n、第三通道选择器、射频芯片、基带芯片和第四滤波电路k1-第四滤波电路kn，n为大于2的整数；

其中，基带射频芯片的输出端与第二电缆接口、第二通道选择器的输入端和第三通道选择器的输入端均连接，第二电缆接口与第二功分合路器连接，第二功分合路器与第二通道选择器连接，第三通道选择器的输出端与第三滤波电路的输入端连接，第三滤波电路的输出端与第二通道选择器的输入端连接，第二功分合路器的输出端与第四滤波电路的输入端连接，第四滤波电路的输出端与射频芯片的输入端连接，射频芯片与基带芯片和第三通道选择器均连接。

优选的，本装置中，所述定位通信单元还包括第二电源模块，所述第二电源模块用于为定位通信单元供电。

优选的，本装置中，第二电源模块使用外部输入的电压对定位通信单元提供工作电压。

优选的，本装置中，所述装置还包括用于连接天线单元与定位通信单元的带信号控制线的同轴电缆。

优选的，本装置中，装置包括发射通道和接收通道，发射通道和接收通道能够同时工作；发射时仅有1个发射频段通道进行工作，多个发射频段通道分时复用。

本发明还提供了一种混合定位信息控制方法，所述方法基于所述的多频多模卫星定位通信装置，所述方法包括：

定位数据输出流程：

步骤21：装置上电；

步骤22：天线单元接收卫星信号；

步骤23：基于卫星频点，天线单元对接收的卫星信号进行分路滤波；

步骤24：将滤波后的各频段的卫星信号进行放大和二次滤波；

步骤25：定位通信单元中的射频芯片对卫星信号进行下变频处理；

步骤26：定位通信单元中的基带芯片进行数据解调处理，获得定位数据；

步骤27：定位通信单元中的基带芯片输出定位数据；

信号发送流程：

步骤31：定位通信单元中的基带芯片配置射频芯片工作状态，包括射频芯片工作模式和射频芯片各接收通道工作状态参数，并同时执行步骤31-38和步骤25-27；

步骤32：定位通信单元中的基带芯片控制天线单元中的第一通道选择器以及定位通信单元中的第二通道选择器和第三通道选择器同时工作；

步骤33：定位通信单元中的射频芯片收到基带芯片发送的待发射数据，将数字信号转换为模拟信号，通过发射通道将信号发射出去；

步骤34：定位通信单元中的射频芯片发送出来的发射信号经过第三通道选择器后，进行对应频段的滤波处理；

步骤35：发射信号滤波处理完成后，再通过第二通道选择器打开对应的发射通路；经过第二通道选择器的发射信号再经过第二功分合路器，然后通过电缆送给天线单元；

步骤36：发射信号达到天线单元后，经过第一功分合路器将发射信号和接收信号分离，发射信号经过第一通道选择器进入对应的发射频段通路进行放大和滤波处理；

步骤37：将放大滤波处理后的信号通过天线发射。

本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明可以解决现在定位通信设备只采用单频通信，单频或双频甚至多频定位分时复用的问题。

本发明使用多频多模定位通信模式，可以减小对单、双或三卫星系统的依赖性及提高系统通信工作效率。

本发明全频多模定位的同时满足多频段卫星通信功能正常工作，整个装置发射和接收通道能同时工作。发射时只能1个发射频段通道进行工作，多个发射通道只能分时复用。

本发明中通道选择方法为基带芯片使用两个或多个通用控制接口对多个通道选择器进行同时控制，保证发射通道的唯一性，同时降低电源功耗，以及对其他接收频点的信号干扰。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1为多频多模卫星定位通信装置的结构示意图；

图2为本装置对混合定位信息控制的流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

请参考图1，图1为多频多模卫星定位通信装置的结构示意图，该装置由天线单元，带信号控制线的同轴电缆2，以及定位通信单元共同组成。

其中，在本发明实施例中，本装置中，所述天线单元包括第一合路器7、第一通道选择器6、第一功放4包括：第一功放g1-第一功放gn、第一滤波电路2包括：第一滤波电路l1-第一滤波电路ln、天线1、第二滤波电路3包括：第二滤波电路b1-第二滤波电路bn、第一放大滤波电路5包括：第一放大滤波电路f1-第二放大滤波电路fn、第一功分合路器8、第一电缆接口9和第一电源模块10，n为大于2的整数；

其中，第一电缆接口与第一功分合路器的接口和第一通道选择器的输入端连接，第一通道选择器的输入端与第一功分合路器的输出端连接，第一合路器的输出端与第一功分合路器的输入端连接，第一功放与第一滤波电路一一对应，第一通道选择器的输出端与第一功放的输入端连接，第一功放的输出端与对应的第一滤波电路的输入端连接，第一滤波电路的输出端与第一天线连接；第二滤波电路与第一放大滤波电路第一对应，第一天线与第二滤波电路的输入端连接，第二滤波电路的输出端与对应的第一放大滤波电路的输入端连接，第一放大滤波电路的输出端与第一合路器的输入端连接。

其中，在本发明实施例中，所述定位通信单元包括：第二电缆接口12、第二通道选择器14、第二功分合路器13、第三滤波电路16包括：第三滤波电路b1-第三滤波电路bn、第三通道选择器18、射频芯片17、基带芯片20、第四滤波电路15包括：第四滤波电路k1-第四滤波电路kn，第二电源模块19；

其中，基带射频芯片的输出端与第二电缆接口、第二通道选择器的输入端和第三通道选择器的输入端均连接，第二电缆接口与第二功分合路器连接，第二功分合路器与第二通道选择器连接，第三通道选择器的输出端与第三滤波电路的输入端连接，第三滤波电路的输出端与第二通道选择器的输入端连接，第二功分合路器的输出端与第四滤波电路的输入端连接，第四滤波电路的输出端与射频芯片的输入端连接，射频芯片与基带芯片和第三通道选择器均连接。

其中，在本发明实施例中，本装置的工作模式分成接收和发射两个工作通道。

其中接收通大道工作流程如下：

天线1接收天上卫星导航系统全频段卫星信号。接收到的卫星信号通过各馈点连接器送到对应的第二滤波电路3中进行滤波分路，通过滤波后的各频段卫星信号进入第一放大滤波电路5对信号进行放大和再次滤波，然后在第一合路器7中进行合路。合路后的卫星定位信号送到第一功分合路器8与发射信号进行合路。合路后的信号进入带信号控制线的第一电缆接口9，通过带信号控制线的同轴电缆11将信号送到定位通信单元。

定位通信单元接收到通过带信号控制线的同轴电缆11送来的卫星信号传输给第二功分合路器13，将卫星定位信号进行再次分路，分路后的信号再次通过第四滤波电路15进行分路滤波，完成分路滤波后的卫星信号直接送入带发射和接收功能的可配置模式射频芯片17对应的各卫星频点通道进行下变频处理。射频芯片17将卫星信号转成数字信号后送给基带芯片20进行解调解算，最后通过基带芯片20的数据通信接口将定位信息送给外部设备使用。

该装置发射通道工作流程如下：

外部设备通过基带芯片20的外部数据接口对基带芯片发出指令，基带芯片收到指令后对外部输入信息进行处理并将数字信号发送给射频芯片17，射频芯片17通过内部的dac电路将数字信号转换成模拟信号通过其发射通道将模拟信号发射出去。射频芯片17输出的发射信号进入第三通道选择器18，经过第三通道选择器18选择发射通道后，发射信号进入对应的第三滤波电路16进行对应发射频段的滤波处理，滤波后的发射信号通过第二通道选择器14后变成独立频点信号进入第二功分合路器13与接收的卫星信号进行合路。与接收的卫星信号合路后的发射信号进入带信号控制线的第二电缆接口12，再通过带信号控制线的同轴电缆将发射信号送到天线单元。

发射信号进入天线单元经过带信号控制线的第一电缆接口9和第一功分合路器8后，再次利用第一通道选择器6进行频段分路，保证发射信号的唯一确定特点。经过分路后的发射信号进入对应的第一功放4，功放模块对发射信号进行功率放大，达到卫星接收所需的功率要求。放大后的发射信号经对应频段的发射滤波电路滤波后，通过天线1的发射频点天线发射出去。

第一通道选择器6、第二通道选择器14、第三通道选择器18通过基带芯片20的通用控制接口进行同时通道切换。

第一电源模块10使用带信号控制线的同轴电缆11上馈送的电压为天线单元各部分的有效工作电压。

第二电源模块19使用外部输入的电压对整个装置各部分提供有效的工作电压。

请参考图2，图2为本装置对混合定位信息控制的流程图，具体控制流程为：

步骤21：装置上电；

步骤22：接收卫星信号；

步骤23：对卫星信号进行滤波，其中包括第二滤波电路3中的各卫星频点分路滤波；

步骤24：对各频段的卫星信号进行放大和二次滤波；；

步骤25：射频芯片对卫星信号进行下变频处理；

步骤26：基带芯片数据解调。通过基带内部处理，得出卫星的星历，仰角，位置，时间，健康度等信息；

步骤27：基带芯片定位数据输出；

步骤31：基带芯片配置射频芯片工作状态，包括射频芯片工作模式，射频芯片各接收通道工作状态参数等；装置工作先进行步骤31，再进行步骤25；

步骤32：基带芯片控制第一通道选择器6、第二通道选择器14、第三通道选择器18同时工作，保证发射频点是唯一的；例如发射频段分为abc三个频段，第一滤波电路2、第三滤波电路16以及第一功放4中对应的通道1、2、n分别代表a、b、c三个频段；a、b、c三个频段对应天线1的三个频段独立的发射接口；

步骤33：射频芯片收到基带芯片发送的待发射数据，进过内部的dac芯片将数字信号转换为模拟信号，通过发射通道将信号发射出去；

步骤34：射频芯片发送出来的发射信号经过第三通道选择器18后，进行对应a、b、c频段的滤波处理；

步骤35：发射信号滤波完成后，再通过第三通道选择器18打开对应的发射通路。经过第三通道选择器18的发射信号再经过第二功分合路器13，通过带信号控制线的同轴电缆11送给天线单元；

步骤36：发射信号达到天线单元后，又经过第一功分合路器8将发射信号和接收信号分离开，发射信号再经过第一通道选择器6进入对应的发射频段通路进行放大和滤波处理；

步骤37：对发射信号进行对应的放大滤波处理；

步骤38：发射信号由天线1将信号发射出去；

整个装置发射和接收通道能同时工作。发射时只能1个发射频段通道进行工作，多个发射通道只能分时复用。

通道选择方法为基带芯片使用两个或多个通用控制接口对第一通道选择器6、第二通道选择器14、第三通道选择器18进行同时控制，保证发射通道的唯一性，同时降低电源功耗，以及对其他接收频点的信号干扰。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域技术人员可以理解，本说明书的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本说明书的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本说明书的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、rf、或类似介质，或任何上述介质的组合。

本说明书各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如java、scala、smalltalk、eiffel、jade、emerald、c++、c#、vb.net、python等，常规程序化编程语言如c语言、visualbasic、fortran2003、perl、cobol2002、php、abap，动态编程语言如python、ruby和groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(lan)或广域网(wan)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(saas)。

此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。