開放式多模導航接收機設計

　　接收機設計關鍵技術

　　導航接收機設計除了原有的導航芯片設計、導航軟件開發和核心算法研制等關鍵技術研究外，未來多星座全功能兼容GPS與北斗系統的接收機設計在多星座導航、可擴展性與二次開發能力上面也會面臨著更多的問題。GPS與北斗接收機工作過程中，兩種衛星的切換與控制貫穿整個運行全流程。針對實際運行環境的屬性，接收機工作流在每個細節都設計有復雜的細節與考慮。其中系統運行各種狀態的檢測與切換過程是保證接收機在真實復雜環境下工作長期穩定性的重要手段。基于組件的軟件架構與設計為系統在復雜環境中的各種算法功能模塊的管理與調用提供了充分保證，這也是實現接收機由實驗室驗證到真實環境運行的必要手段，以面向對象的方法可以方便的實現導航算法的各種復雜功能組合切換。同時雙星座衛星組合定位需要面臨時間同步、選星策略等單GPS接收機所沒有的問題，在嵌入式環境下系統資源非常有限，評判并解決選星策略、時間同步及開放式開放設計需要更加靈活有效的方法。

　　雙星座可用衛星選取

　　可定制開放硬件平臺和基于組件的軟件設計為雙模接收機開放式開發提供基本功能保證。基本的開放式開發原理為三層次設計：其中，簡單應用層滿足用戶基本使用功能，直接定制功能與接收機產品或方案;概要開發層開放觀測數據輸出與控制，提供配套軟硬件資源，可供用戶進行組合導航、整機協作等使用需求;深度開發層開放信號控制接口，提供從衛星信號捕獲跟蹤到觀測數據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和特殊應用的設計要求。其中硬件設計方案中通過通用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。　　

 

　　開放式開發方法設計

　　開發方法可以分為實時交互與非實時交互兩種方式，在實時交互模式下程序運行數據和導航數據按照不同協議格式全部實時通過I/O或者存儲區進行傳輸;而非實時交互模式下程序數據通過數據區文件形式交互，導航數據則可選用部分I/O端口實時傳輸。對于定制的開放式開發過程而言，系統的穩定性和冗余設計至關重要，在系統架構設計中對于開發的系統組件將進行運行剝離與保護。異常處理按照異常危害程度分為底層數據級、算法級和系統級：對于不造成系統正常運行產生直接危害的錯誤數據采取濾波、篩選甚至糾錯等措施;對于算法級錯誤將對功能組件進行自檢修復或停用控制;對于系統級錯誤將大致定位錯誤現象，同時保護并重啟系統或給出處理意見。

　　結論

　　根據本文所提設計思路，以北京時代民芯科技有限公司研制的GPS/BD-2開放式雙模接收機樣機為基礎，通過功能測試證明了開放式開發方法的可行性。下一步將針對開放式開發模式設計、接收機工程化及可靠性提高、高動態多模接收機設計等方面繼續展開研究工作。

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