提供GPS/BD接收机代码及硬件设计文件
支持的系统：GPS/BD联合定位
相关器代码：HG-CORR V1.3
处理器代码：HG-DSPGPS V1.3
1 产品概述
表1 产品价格表
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产品 |
价格 |
HG-RE04卫星导航开发平台
联合定位开发套件HG-RE04-M：
硬件平台：HG-RE04（射频模块改用HG-RF02-D）
相关器源代码：
HG-CORR V1.3 for L1B1（含商业授权）
处理器源代码：
HG-DSPGPS V1.3 for L1B1（含商业授权） |
9.8万元
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HG-RE04开发平台是根据近两年客户的需求，开放一直保密的HG-CORR 1.3代码和HG-DSPGPS V1.3，硬件基于TMS320C6747和EP4CE115，并配以标准1U机箱和内置移动电源，方便客户220V直接供电和室外移动电源供电使用。HG-RE04是 卫星导航开发平台的一个里程碑，它是本公司继HG-RE03-D之后，又一个重量级产品。
HG-CORR V1.3为客户提供了多相关器的标准实现，不仅使接收机的捕获速度大大提升，而且搜索最大值的算法也在FPGA内部实现，大大减轻了处理器的负担。
HG-CORR V1.3实现了32个跟踪通道，每通道32个相关器，搜索能力相当于1024个捕获相关器，比早期的Zarlink公司的GP2021快了接近20倍。
图1 HG-RE04接收机前面板
图2 HG-RE04接收机后面板
HG-RE04为客户提供了DSP JTAG调试口、FPGA调试口、2个串口，2个射频口（目前默认只接RF1），4个备用的射频孔。
2 相关器代码
HG-CORR V1.2是经过验证的稳定、正确、资源占用合理的VHDL代码，相关器的顶层和通道的顶层使用了原理图的方式，其他地方使用VHDL直接编码。
图3 相关器顶层原理图
图4 通道原理图
HG-CORR V1.2在和处理器之间的总线部分处理有特殊考虑，使得处理器访问相关器的的总线额等待时间为最短。HG-CORR对资源的占用可以用按750LE单元/通道来衡量，例如如FPGA使用EP4CE115，则可实现160通道。
HG-CORR V1.2进一步提升NCO的位数，增加NCO测量值输出的位数，定位精度有所提升，定时采用更稳定的计数方法。
HG-CORR V1.3是更为高级的相关器代码，采用了多相关器技术，多相关器的最大值搜索在FPGA内部实现，有效减轻了处理器的负荷。
图5 HG-CORR V1.3通道原理图
使用了HG-CORR V1.3的接收机捕获速度较传统的接收机快16倍，不过因为占用了更多资源，跟踪通道数将减少。
3 接收机处理器代码
HG-ARMGPS系列软件是北京星源北斗导航技术有限责任公司已经获得软件著作权的GPS核心代码，它基于C++构架，符合gcc标准，代码书写规范，具备良好的可读性，易于移植。HG-ARMGPS代码经过持续优化，执行高效，适合低档处理器使用。
HG-DSPGPS V1.3是在定位稳定版本HG-ARMGPS V1.2的基础上，经历整整1年时间集中研发形成的产品级版本。HG-DSPGPS V1.3目标就是实现GPS、BD单机定位的常见指标，为国内企业提供可以直接用于产品的合格代码。
表2 HG-DSPGPS V1.3目前实际达到的指标及特性
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HG-DSPGPS |
V1.3 |
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冷启动 |
<45s |
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热启动 |
<8s |
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定位精度 |
水平10m CEP，高度15米 CEP |
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速度精度 |
0.2m/s |
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载波相位平滑伪距 |
支持，平滑的点数可设置 |
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Kalman滤波 |
支持轨迹滤波 |
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动态特性 |
动态对定位精度影响有限 |
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快速重捕功能 |
支持 |
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频偏输出 |
支持 |
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串口协议 |
NMEA，HG-TESTSIM |
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定时精度 |
优于1us |
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支持的GPS射频芯片 |
MAX2769 |
HG-DSPGPS V1.3主要提供接收机导航处理器上运行的软件，实现冷热启动、捕获、确认、微调、位同步、帧同步、跟踪、重捕、导航电文解调、卫星位置计算、误差修正、伪距平滑，加权最小二乘、位置计算、速度计算、频偏输出、定时、NMEA输出、HGTEST输出等功能。
HG-DSPGPS V1.3的主要特点如下：
1. 整体基于C++，又不失计算效率。特殊的定点类，加上快速高精度除法表，快速Hamming码校验算法和BD绕码校验算法，以及针对特定硬件平台的优化，保证HG-DSPGPS V1.3即使在低端处理器上也能流畅运行。
2. 软件代码合理注释，文档有HG-DJGPS（基于导航技术论坛发起的开源项目，已完成）配套文档参考，提供足够的技术支持，帮助研发人员掌握软件代码。
3. 优化捕获、跟踪门限及环路参数，提升冷启动速度，使用保存的频偏参数，加快热启动速度。完善的环路进入和退出机制，保证跟踪的稳定性。
4. 采用载波相位平滑伪距技术有效提高定位精度，并且保持了很好的动态特性，使得接收机在加速环境下（转弯、加速运动），仍能保持定位精度。
5. 采用加权最小二乘有效抑制初始捕获的卫星和载噪比低的卫星。
6. 解决了载波相位平滑伪距条件下的定时问题，使得接收机取得原始测量数据的时刻准确对准GPS系统的整秒位置。
7. 支持NMEA协议，可利用成熟的NMEA软件做整体测试，同时可支持本公司出品的HGTEST软件，利用HGTEST可以查看软件的更多细节。
8. HG-DSPGPS系列软件的开发一直在继续，对于客户发现的问题，本公司将及时解决，并把修改好的代码免费发给客户。
9. 实现了GPS和BD仅修改1个标志可切换模式。
部分测试结果：
图6 HG-DSPGPS V1.3 连续测试3小时定位结果
图7 HG-DSPGPS V1.3 连续测试8天定位结果
图8 HG-DSPGPS V1.3定位高度曲线
4 测试程序
本项目将提供本公司HG-TEST测试软件的最高版本HG-TEST2017。
图9 HG-TEST2017测试软件
HG-TEST2017采用了115200的波特率，可以保存更多的数据，一些最新产品上，如我公司的HG-TG04和HG-TG05，它提供了位置、速度、高度的显示，还使用了雷达图。
5 结构设计
根据本项目要求，产品供电满足220V，外接USB，以及内接移动电源三种方式。产品需要加外壳屏蔽，需要引出FPGA的部分IO脚作为射频输出的测试接口。
因此本项目最终采用定制1U机箱的方法来满足项目要求，最终实物如下图所示：
图10 HG-RE04内部连接图
5.1 电源
根据北斗开发系统供电要求，主要需要提供的+5V供电，电流不超过2A,而常见的1U电源均可提供稳定的+5V电源。
产品评估了有风扇散热的常规1U标准电源和无风扇的被动式散热静音1U电源，虽然后者价格更昂贵，但可以让产品整体无风扇，噪声为0dB，非常适合客户长期使用。
1U无风扇静音电源经过测试纹波较低，给接收机供电，定位情况良好。
5.2 电池
本项目选用的是5000mAh 小米移动电源仅9.9mm厚， ATL 锂离子聚合物电芯，铝合金金属外壳:
图12内置移动电源外观
固定时通过压条直接将移动电源压在底板上，拆卸十分方便:
图13 移动电源固定压条
5000mAH的电量足够产品连续工作12小时。
5.3 机箱
1U全铝机箱采用磨砂工艺，主体黑色，文字白色，主体长43cm，宽24cm，高4cm，下图为专为本项目定制的机箱实物照片：
图14 HG-RE04外壳正面
在机箱正面有产品标识，FPGA和DSP的JTAG调试接口，USB供电接口，DB9串口。
图15 HG-RE04外壳背面
在机箱背面有电源开关，220V供电接口，预留的射频接口和外接时钟接口。
5.4 接收机
图16 HG-RE04接收机实物图
图17 HG-RE04接收机板对外接口
HG-RE04保留了HG-RE03接插件的灵活性，把底板改成容易固定在1U机箱底部的大板子，接口都从机箱前部出来。USB供电接口改成方口。上面DSP的JTAG弯针改成向下的直针，底板直接将DSP的JTAG转到机箱前面板上。
客户可以购买我公司其他射频模块来扩展开发平台的功能，比如支持双频或者4个射频。
6 装箱清单
1、HG-RE04开发平台硬件；
2、光盘资料：
（1）HG-RE04安装使用说明书；
（2）HG-CORR V1.3源代码；
（3）HG-DSPGPS V1.3源代码；
（4）HG-RE04硬件原理图。
7 服务条款
1、半个月内如产品硬件有质量问题可免费更换；
2、提供2年的技术支持和免费升级服务；
3、本产品所提供软件代码仅限购买者单位内部使用，不得通过互联网或其他任何方式拷贝给任何第三方。
