專利名稱：一種同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導航信號生成系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星導航技術(shù)領域，特別是涉及一種同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導航信號生成系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在本世紀前20年，將建成多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)，包括美國的GPS導航衛(wèi) 星系統(tǒng)、俄羅斯的GL0NASS導航衛(wèi)星系統(tǒng)、歐洲的GALILEO導航衛(wèi)星系統(tǒng)和中國的COMPASS 導航衛(wèi)星系統(tǒng)。根據(jù)目前各大系統(tǒng)發(fā)布的最新信息，四大導航系統(tǒng)情況如表1所示。利用 多個系統(tǒng)進行組合，為各類用戶提供更高精度的全球?qū)Ш蕉ㄎ环粘蔀閷Ш筋I域新的發(fā)展 趨勢，同時，隨著各種多模用戶終端的測試需求陸續(xù)提出，研究多系統(tǒng)衛(wèi)星導航信號的生成 方法，建設多系統(tǒng)衛(wèi)星導航信號生成系統(tǒng)也迫在眉睫。表1 GNSS四大系統(tǒng)情況比較
權(quán)利要求
1.一種同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導航信號生成系統(tǒng)，所述同頻多系統(tǒng)是指頻率相近的COMPASS 導航系統(tǒng)、GPS導航系統(tǒng)、GALILEO導航系統(tǒng)和GL0NASS導航系統(tǒng)，其特征在于包括多系 統(tǒng)主控模塊、多系統(tǒng)信號處理模塊、COMPASS中頻信號生成模塊、GPS中頻信號生成模塊、 GALILEO中頻信號生成模塊、GL0NASS中頻信號生成模塊、DAC模塊、上變頻模塊和時鐘頻率 模塊；時鐘頻率模塊為COMPASS中頻信號生成模塊、GPS中頻信號生成模塊、GALILEO中頻信 號生成模塊、GL0NASS中頻信號生成模塊和上變頻模塊提供時鐘，確保COMPASS中頻信號生 成模塊、GPS中頻信號生成模塊、GALILEO中頻信號生成模塊和GL0NASS中頻信號生成模塊 時間同步；多系統(tǒng)主控模塊將COMPASS導航系統(tǒng)、GPS導航系統(tǒng)、GALILEO導航系統(tǒng)和GL0NASS導 航系統(tǒng)分別對應的用戶輸入的控制指令和仿真得到的觀測數(shù)據(jù)、導航電文發(fā)送給多系統(tǒng)信 號處理模塊，并對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行查詢；所述觀測數(shù)據(jù)包括時間信息、衛(wèi)星編號、偽距、速 度、加速度、加加速度、功率和載波相位，所述系統(tǒng)運行狀態(tài)是指多系統(tǒng)信號處理模塊的狀 態(tài)信息和各個中頻信號生成模塊的狀態(tài)信息；多系統(tǒng)信號處理模塊接收多系統(tǒng)主控模塊發(fā)送的觀測數(shù)據(jù)、導航電文和控制指令，對 各系統(tǒng)的觀測數(shù)據(jù)和導航電文均進行緩存和預處理，對控制信息進行解析后向COMPASS中 頻信號生成模塊、GPS中頻信號生成模塊、GALILEO中頻信號生成模塊和GL0NASS中頻信號 生成模塊發(fā)送控制指令；所述對觀測數(shù)據(jù)預處理是指將觀測數(shù)據(jù)中的偽距、速度、加速度和 加加速度轉(zhuǎn)換成時間單位，所述對導航電文預處理是指將不同比特速率的導航電文擴展后 統(tǒng)一為相同比特速率的導航電文；當有信號生成模塊中的定時中斷信號發(fā)送給多系統(tǒng)信號處理模塊時，多系統(tǒng)信號處理 模塊從緩存區(qū)讀取預處理后的觀測數(shù)據(jù)和導航電文并且查詢各個中頻信號生成模塊的狀 態(tài)信息，將各個中頻信號生成模塊的狀態(tài)信息以及多系統(tǒng)信號處理模塊的狀態(tài)信息發(fā)送給 多系統(tǒng)主控模塊，所述狀態(tài)信息是指運行是否正常；根據(jù)所述預處理后的觀測數(shù)據(jù)計算碼 環(huán)參數(shù)和載波環(huán)參數(shù)，并向相應的中頻信號生成模塊發(fā)送碼環(huán)參數(shù)、載波環(huán)參數(shù)、導航電文 和預處理后的觀測數(shù)據(jù)中的功率數(shù)據(jù)，同時將預置在多系統(tǒng)信號處理模塊中的碼表、二級 碼表、載波表和副載波表發(fā)送給相應的中頻信號生成模塊；COMPASS中頻信號生成模塊根據(jù)多系統(tǒng)信號處理模塊發(fā)送的碼環(huán)參數(shù)和載波環(huán)參數(shù)計 算得到碼表、二級碼表、載波表和副載波表的相位，根據(jù)該相位在碼表、二級碼表、載波表和 副載波表中查表得到載波、副載波、碼和二級碼，將得到的載波、副載波、碼和二級碼進行調(diào) 制、濾波、合路之后得到的COMPASS中頻數(shù)字信號輸出給DAC模塊；GPS中頻信號生成模塊、GALILEO中頻信號生成模塊和GL0NASS中頻信號生成模塊與 COMPASS中頻信號生成模塊同構(gòu)，分別將生成的GPS中頻數(shù)字信號、GALILEO中頻數(shù)字信號 和GL0NASS中頻數(shù)字信號發(fā)送給DAC模塊；DAC模塊將接收到的四種中頻數(shù)字信號分別轉(zhuǎn) 換為中頻模擬信號，并發(fā)送給上變頻模塊；上變頻模塊將接收到的四種中頻模擬信號分別上變頻為射頻信號并合路輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導航信號生成系統(tǒng)，其特征在于在所 述將觀測數(shù)據(jù)中的偽距、速度、加速度和加加速度轉(zhuǎn)換成時間單位是指將偽距、速度、加速 度和加加速度分別除以光速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導航信號生成系統(tǒng)，其特征在于在所 述計算碼環(huán)參數(shù)通過如下公式進行W2m。 ζΤζW:、(K、其中，kQ、V k2 和 k3 為碼環(huán)參數(shù)，KQ、K1, K2 和 2 6，k2=2c^x(K2+K3)x2M' L - 2C'+C2 χΚ3 χ 2Μ j νa T, b1(3為中間變量，且~，K「_7, K2=^-J, ARtl是偽距初值，V為CCJ sLJ SJ .、速度，a為加速度，b為加加速度，c為光速，fs為時鐘頻率模塊提供的采樣頻率，C1和f Av- f λf ^a- f λC2為截斷位數(shù)，且有C1 =Iog2 ―爿丄C9 =Iog7Δν為速度分辨率，Aa是^ Δα J7\ Δσ J ,加速度分辨率，Ab是加加速度分辨率，M0, M1和M2為碼環(huán)的三階累加器的位寬，且有 M0 =Iogl^"] Ai1 ^ log/J M2Vfflax 是速度最大值，Vv Jm / ，、 ….‘Iv /λ D J，Bfflax是加速度最大值，fm是碼鐘頻率，Δ V、Δ a、Ab,vfflax,afflax和fm是所述同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導 航信號生成系統(tǒng)的預設值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導航信號生成系統(tǒng)，其特征在于在所 述計算載波環(huán)參數(shù)通過如下公式進行K : K0 >< 2M。 ζ Kk -2C| χ(^1 + ^ +其中，k。、kl、1 和 k3 為載波環(huán)參數(shù)，K。、K1,1 2 6 ，k2 - 2iViC'2 χ (K2+ K3)χ T1i4' L =Ic^c' χ Κ-χ 2〕οK2和K3為中間變量，且人“。=, K1 = ^r , K2 -^ , K3 二 ； R0是偽距初值，‘ CCfsCfsCJsV為速度，a為加速度，b為加加速度，c為光速，fs為時鐘頻率模塊提供的采樣頻率，C1(Av . f( Aa ■ f, Λ和C2為截斷位數(shù)，且有C11 =Iog2C2 =, Δν為速度分辨率，Aa是加速度分辨率，Ab是加加速度分辨率，Mp M1和M2為碼環(huán)的三階累加器的位寬，且有M0 = IogJM1 = log/^-^-] M2 二 logf^/q Vfflax 是速度最大值，afflax(Δν./J,V Aa J^^ Ab J ,是加速度最大值，fm是載波頻率，Δν、Aa、Ab、Vmax、iima!^nfm是所述同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導航 信號生成系統(tǒng)的預設值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導航信號生成系統(tǒng)，其特征在于所述 將得到的載波、副載波、碼和二級碼進行調(diào)制通過如下方式進行SJt) = M(t — τ^(D)cosilnfM — V"')(/)) + ψ,Aqsq(t--r("°(0)sin(2^/; (r - r(m)(0) + ？V,)]Si (t) = α (t) ‘ Cli (t) ‘ Di (t) ‘ SCi (t) sq (t) = a2Cq(t)dq(t)Dq(t)scq(t)其中，τ (t)為衛(wèi)星信號到接收機天線口面的信號傳輸延遲，釣 ,為同相載波分量的初始相位，《V為正交載波分量的初始相位，K、Ci (t)、Di (t)、d, (t)、SCi⑴分別為衛(wèi)星導航信號的同相分量的功率、偽碼、電文、二級碼、副載放，\、(；(0、0(1(0、(1(1(0、％(1(0為衛(wèi)星導航信號正交分量的功率、偽碼、電文二級碼、副載波； 對應的各類調(diào)制方式，各分量取值如下 BPSK調(diào)制方式Q1 = I ；d^t) =1 ；Sci (t) =I5Q2 = O ;dq(t) =1 ；scq(t) = 1 ； QPSK調(diào)制方式Q1 = I ；d^t) =1 ；Sci (t) =l;a2 = l ;dq(t) =1 ；scq(t) = 1 ； BOC(Ll)調(diào)試方式；Q1 = I ^iU) =1 ；sc“t) = sign (sin (2 π · 1. 023Χ106 · t)) ； a 2 = O ;dq(t) = 1 ； scq(t) = 1 ；BOC (10，5)調(diào)試方式Q1 = I ^iU) =1 ；sc“t) = sign (sin (2 π · 5. 115Χ106 · t)) ； a 2 = O ;dq(t) = 1 ； scq(t) = 1 ；MB0C(6,1,1/11)調(diào)制方式
全文摘要
本發(fā)明提供一種同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導航信號生成系統(tǒng)，本同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導航信號生成系統(tǒng)主要包括多系統(tǒng)主控模塊、多系統(tǒng)信號處理模塊、同構(gòu)的4個中頻信號生成模塊、上變頻模塊和時間頻率模塊。本方法主要包括根據(jù)不同系統(tǒng)的射頻載波的參數(shù)，包括初始偽距、速度、加速度、和加加速度、功率等信息，進行直接頻率合成并采用通用的信號調(diào)制方法生成中頻數(shù)字信號進行D/A轉(zhuǎn)換后進行上變頻得到射頻的多系統(tǒng)衛(wèi)星導航信號，不僅實現(xiàn)了同頻多系統(tǒng)高動態(tài)高精度導航射頻信號的生成，還可以通過參數(shù)修改適應現(xiàn)有BPSK、QPSK、BOC、MBOC、AltBOC等調(diào)制方式、能夠適應各種偽隨機碼的導航信號生成需求，適用范圍廣泛。
文檔編號G01S19/23GK102147473SQ20101061163
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者劉宏軒, 孫昊婧, 孟斌, 張爽娜, 徐振興, 畢亮, 王宏偉, 王曄, 王玲, 郭玉婷, 陳瀟 申請人:航天恒星科技有限公司