一种基于ARM的嵌入式GNSS数据处理与传输系统的制作方法

本发明涉及卫星导航，具体涉及一种基于arm的嵌入式gnss数据处理与传输系统。

背景技术：

1、卫星导航定位技术已在全球广泛应用，而广泛应用的物质基础就是卫星导航接收机。现有的gnss(global navigation satellite system，全球导航卫星系统)的硬件架构大多采用dsp(digital signal processing，数字信号处理)处理器+fpga(fieldprogrammable gate array，可编程阵列逻辑)相关通道的形式，或者采用基于卫星导航芯片的形式。然而，由于gnss的实时传输数据量巨大，导致无法适用于常用的物联网的网络带宽，进而导致数据传输和处理效率低下；此外，采用dsp处理器+fpga相关通道的硬件架构存在硬件成本较高的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的由于gnss的实时传输数据量巨大，导致无法适用于常用的物联网的网络带宽，进而导致数据传输和处理效率低下；此外，采用dsp处理器+fpga相关通道的硬件架构存在硬件成本较高的技术问题，旨在提供一种基于arm的嵌入式gnss数据处理与传输系统，以至少达到提高物联网下的gnss数据处理与传输系统的数据传输和处理效率，同时降低系统的硬件成本。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一方面提供一种基于arm的嵌入式gnss数据处理与传输系统，包括电源模块、卫星接收天线、gnss接收机、modbus转usb桥接器以及arm嵌入式系统模块，所述电源模块分别与所述gnss接收机、modbus转usb桥接器以及arm嵌入式系统模块连接，所述卫星接收天线与所述gnss接收机连接，所述gnss接收机与所述modbus转usb桥接器连接，所述modbus转usb桥接器与所述arm嵌入式系统模块连接；

4、所述卫星接收天线用于接收各种类型的卫星导航信号，其中，卫星导航信号至少包括gps信号、bds信号、galileo信号和/或glonass信号；

5、所述gnss接收机包括依次连接的低噪放模块、变频采样模块和捕获跟踪处理模块；所述低噪放模块用于对接收的卫星导航信号进行滤波和放大处理，以便输入的射频信号满足变频采样模块的信号处理要求；所述变频采样模块用于将滤波放大处理后的卫星导航信号变频处理为中频信号，并对中频信号进行采样、量化以及输出数字形式的中频信号；所述捕获跟踪处理模块用于采用fpga芯片对数字形式的中频信号进行解调和解扩处理；

6、所述modbus转usb桥接器用于对解调和解扩处理后的中频数字信号进行协议转换，并将转换后的数字卫星导航信号输入至所述arm嵌入式系统模块；

7、所述arm嵌入式系统模块用于对fpga芯片进行通道分配、通道状态读取以及通道控制，并用于对数字卫星导航信号进行数据处理。

8、基于上述公开的内容，本发明通过卫星接收天线接收卫星导航信号，通过gnss接收机的低噪放模块对接收的卫星导航信号进行滤波和放大处理，以便输入的射频信号满足变频采样模块的信号处理要求；通过变频采样模块将滤波放大处理后的卫星导航信号变频处理为中频信号，并对中频信号进行采样、量化以及输出数字形式的中频信号；通过捕获跟踪处理模块采用fpga芯片对数字形式的中频信号进行解调和解扩处理；通过modbus转usb桥接器对解调和解扩处理后的中频数字信号进行协议转换，并将转换后的数字卫星导航信号输入至arm嵌入式系统模块；通过arm嵌入式系统模块对fpga芯片进行通道分配、通道状态读取以及通道控制，并用于对数字卫星导航信号进行数据处理。即本发明通过采用arm嵌入式系统模块，利用arm嵌入式系统模块内置的信号处理算法程序，可以将卫星导航信号进行本地处理，从而降低了系统对网络带宽的依赖，提高了系统的灵活性、稳定性和适应性，进而提高了物联网下的gnss数据处理与传输系统的数据传输和处理效率，相较于传统采用dsp处理器+fpga相关通道的系统架构，降低了系统的硬件成本。

9、在一种可能的设计中，还包括4g模块，所述4g模块与所述arm嵌入式系统模块连接，用于将所述arm嵌入式系统模块的数据处理结果上传至上位机服务器，以便上位机服务器对数据处理结果作进一步分析和处理。

10、基于上述公开的内容，本申请实施例在将卫星导航信号进行本地处理之后，将数据处理结果基于4g模块上传至上位机服务器，从而分散了服务器的计算压力，提高了数据处理效率。

11、在一种可能的设计中，所述上位机服务器采用transformer机制优化的双向长短时记忆网络模型对数据处理结果作进一步分析和处理。

12、基于上述公开的内容，通过上位机服务器采用transformer机制优化的双向长短时记忆网络模型对数据处理结果作进一步分析和处理，能够实现对更加复杂数据的处理，提高数据处理效率。

13、在一种可能的设计中，所述arm嵌入式系统模块包括基于四核64位的arm cortex系列处理器、内存管理模块以及内存模块，其中，arm cortex系列处理器的内核通过内存管理模块访问内存模块。

14、基于上述公开的内容，arm cortex系列处理器的内核通过内存管理模块访问内存模块，能够有效减少外部内存模块的访问时间，缩短程序运行周期。

15、在一种可能的设计中，arm cortex系列处理器包括arm cortex-m0+处理器或armcortex-a72处理器。

16、基于上述公开的内容，采用arm cortex-m0+处理器能够降低模块功耗，采用armcortex-a72处理器能够提高系统响应速度和实时性。

17、在一种可能的设计中，所述内存管理模块采用物理地址到虚拟地址的映射机制来进行内存管理。

18、在一种可能的设计中，arm cortex系列处理器的内核通过内存管理模块访问内存模块，包括：

19、若内存管理模块未配置和未使能，则arm cortex系列处理器的内核通过物理地址访问内存模块；

20、若内存管理模块已配置和已使能，则arm cortex系列处理器的内核通过虚拟地址访问内存管理模块，并通过内存管理模块将虚拟地址映射为物理地址以访问内存模块。

21、在一种可能的设计中，所述内存模块包括ram单元和rom单元，其中，ram单元的访问权限配置为直写回写cb模式，rom单元的访问权限配置为不可直可回写ncb模式。

技术特征：

1.一种基于arm的嵌入式gnss数据处理与传输系统，其特征在于，包括电源模块、卫星接收天线、gnss接收机、modbus转usb桥接器以及arm嵌入式系统模块，所述电源模块分别与所述gnss接收机、modbus转usb桥接器以及arm嵌入式系统模块连接，所述卫星接收天线与所述gnss接收机连接，所述gnss接收机与所述modbus转usb桥接器连接，所述modbus转usb桥接器与所述arm嵌入式系统模块连接；

2.根据权利要求1所述的基于arm的嵌入式gnss数据处理与传输系统，其特征在于，还包括4g模块，所述4g模块与所述arm嵌入式系统模块连接，用于将所述arm嵌入式系统模块的数据处理结果上传至上位机服务器，以便上位机服务器对数据处理结果作进一步分析和处理。

3.根据权利要求2所述的基于arm的嵌入式gnss数据处理与传输系统，其特征在于，所述上位机服务器采用transformer机制优化的双向长短时记忆网络模型对数据处理结果作进一步分析和处理。

4.根据权利要求1所述的基于arm的嵌入式gnss数据处理与传输系统，其特征在于，所述arm嵌入式系统模块包括基于四核64位的arm cortex系列处理器、内存管理模块以及内存模块，其中，arm cortex系列处理器的内核通过内存管理模块访问内存模块。

5.根据权利要求4所述的基于arm的嵌入式gnss数据处理与传输系统，其特征在于，armcortex系列处理器包括arm cortex-m0+处理器或arm cortex-a72处理器。

技术总结
本发明公开了一种基于ARM的嵌入式GNSS数据处理与传输系统，包括电源模块、卫星接收天线、GNSS接收机、Modbus转USB桥接器和ARM嵌入式系统模块，卫星接收天线接收卫星导航信号；GNSS接收机包括依次连接的低噪放模块、变频采样模块和捕获跟踪处理模块；Modbus转USB桥接器对解调和解扩处理后的中频数字信号进行协议转换，并将转换后的数字卫星导航信号输入至ARM嵌入式系统模块；ARM嵌入式系统模块用于对FPGA芯片进行通道分配、通道状态读取以及通道控制，并用于对数字卫星导航信号进行数据处理。本发明将卫星导航信号进行本地处理，降低了系统对网络带宽的依赖，提高了系统的灵活性、稳定性和适应性。

技术研发人员：周晨,尹文杰,张富彬
受保护的技术使用者：武汉测度未来科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13