提供GPS L1、BD B1I、BD B3I接收机代码及硬件原理图
支持的系统：GPS L1/BD B1I联合定位，或者BD B1I/B3I定位
相关器代码：HG-CORR V1.３
处理器代码：HG-ARMGPS V1.３
硬件：基于Zynq+MAX2771架构
1 产品概述
表1 产品价格表
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产品 |
价格 |
HG-RE04-H高速北斗开发平台
高速开发套件HG-RE04-H：
硬件平台：HG-Zynq02+HG-RF04-B
相关器源代码：
HG-CORR V1.３ for L1B1B3（含商业授权）
处理器源代码：
HG-ARMGPS V1.３ for L1B1B3（含商业授权） |
9.8万元
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HG-RE04-H高速北斗开发平台是在北斗发布B1c、B2a、B3I三种信号之后，北京星源北斗导航技术有限责任公司为满足新信号对硬件要求而开发的平台。平台的数字部分采用Xilinx的SOC芯片XC7Z020，射频部分采用美信最新的射频芯片MAX2771。
图1 HG-RE04-H北斗开发平台
XC7Z020的PS部分主频可达766MHz,Cortex-A9架构,双核，HG-RE04-H对XC7Z020外扩1GB的DDR3，这些资源对于卫星导航开发而言是非常丰富的。XC7Z020的PL部分是FPGA，PL和PS之间通信基于AXI总线，总线带宽大于分开的处理器＋FPGA架构。
MAX2771是美信最新的卫星导航射频芯片，支持几乎所有的卫星导航信号，包括常用的：L1, L2, L5, E1, E5, E6, B1, B2, B3。MAX2771较其他卫星导航芯片而言，有非常好的噪声系数，实际捕获跟踪BD B3I的效果十分理想。下面是MAX2771得到的跟踪波形：
图2 BD B3I信号跟踪效果（跟踪32号卫星去掉了NH码的影响）
HG-RE04-H的射频模块包含两路MAX2771，并且使用一个采样时钟，可以支持L1+B1和B1+B3这两种架构的接收机开发。
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。
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。
HG-RE04-H移植并适应性修改了HG-CORR V1.3的代码：
模块内部全部采用verilog编写，相关器捕获通道数量会根据实际情况加以调整。
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-ARMGPS 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-ARMGPS 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-ARMGPS V1.3目前实际达到的指标及特性
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HG-ARMGPS |
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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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/MAX2771 |
HG-ARMGPS 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- ARMGPS 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-ARMGPS 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-ARMGPS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-ARMGPS V1.3 连续测试3小时定位结果
图7 HG-ARMGPS V1.3 连续测试8天定位结果
图8 HG-ARMGPS 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 技术特性
1) 处理器：Cortex-A9 766MHz 双核
2) 内存：两片DDR3，容量共1GB
3) FPGA：XC7Z020自带的FPGA
4) 射频：MAX2771 x2
5) 晶振：16.369MHz或者外接10MHz OCXO
6) 对外接口：UARTx2，CAN（暂未使用）
7) 工作模式：GPS L1+BD B1或者BD B1+BD B3
8) 定位精度：GPS＋BD联合定位，约为５ｍ;BD单独定位：约为10m
9) 速度精度：0.1～0.2m/s
10) 捕获灵敏度：-133dBm
11) 跟踪灵敏度：-145dBm
12) 冷启动时间：小于60s
13) 开发环境：Vivado 2018.3
6 装箱清单
1、HG-Zynq02硬件＋HG-RF04-B硬件各一块；
2、USB线１条；
3、专用串口线２条；
4、光盘资料：
（1）HG-RE04-H安装使用说明书；
（2）HG-CORR V1.3源代码（支持B3I）；
（3）HG-ARMGPS V1.3源代码（支持B3I）；
（4）HG-RE04-H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。
