本實用新型涉及衛(wèi)星定位信號覆蓋技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種衛(wèi)星定位信號盲區(qū)大范圍光纖覆蓋裝置。

背景技術(shù)：

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GNSS廣泛應(yīng)用于軍事、交通、地質(zhì)勘探等各行各業(yè)，目前GNSS已經(jīng)成熟應(yīng)用的主要有美國的GPS全球定位系統(tǒng)、俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)和中國的BD北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)。鐵路機(jī)車綜合機(jī)車電臺中采用GPS/BD衛(wèi)星定位模塊，用于列車調(diào)度控制和通信制式切換，是列車安全運行的重要手段和保證。

高鐵站場衛(wèi)星定位覆蓋主要解決高鐵車站站臺、動車庫等區(qū)域覆蓋問題，由于屋頂建筑物遮擋，造成GPS/BD衛(wèi)星定位信號丟失，列車定位系統(tǒng)不能連續(xù)工作，定位功能無法進(jìn)行監(jiān)測和維護(hù)，通過中繼設(shè)備將GPS/BD等衛(wèi)星定位信號引入車站或動車庫，是鐵路列車安全可靠運行的重要內(nèi)容。常規(guī)GPS信號轉(zhuǎn)發(fā)器，適應(yīng)小型場所應(yīng)用，系統(tǒng)可靠性和性能難以滿足鐵路要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供了一種衛(wèi)星定位信號盲區(qū)大范圍光纖覆蓋裝置，較好解決鐵路大型建筑室內(nèi)衛(wèi)星定位信號覆蓋需要，具有覆蓋信號質(zhì)量好，傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)等特點，在軍事、軌道交通等重要場合獲得廣泛應(yīng)用。

本實用新型提供的衛(wèi)星定位信號盲區(qū)大范圍光纖覆蓋裝置，包括安裝于地面站臺的MU主機(jī)和遠(yuǎn)程維護(hù)網(wǎng)管，MU主機(jī)通過饋線與頂棚外的GPS/BD接收天線連接，MU主機(jī)通過光纜連接有若干RU遠(yuǎn)端機(jī)，每個RU遠(yuǎn)端機(jī)帶有若干重發(fā)天線。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述的GPS/BD接收天線具有冗余備份，主從天線分別通過饋線連接到MU主機(jī)。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述的GPS/BD接收天線連接與重發(fā)天線之間距離小于100m時，重發(fā)天線加裝隔離網(wǎng)。

衛(wèi)星定位信號盲區(qū)大范圍光纖覆蓋方法，包括以下步驟：衛(wèi)星定位信號經(jīng)GPS/BD接收天線放大后，輸入到MU主機(jī)進(jìn)行濾波放大，然后轉(zhuǎn)換為光信號，由光纜傳輸?shù)絉U遠(yuǎn)端機(jī)，RU將光信號還原為衛(wèi)星定位信號，通過射頻饋線輸出到各個重發(fā)天線進(jìn)行發(fā)射，遠(yuǎn)程維護(hù)網(wǎng)管對MU接收主機(jī)、RU遠(yuǎn)端機(jī)、接收天線進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。

本實用新型有益效果在于：

1)1臺MU主機(jī)可以鏈接不少于4臺RU遠(yuǎn)端機(jī)，1臺RU可以帶4個重發(fā)天線，適合大型場館和鐵路站場衛(wèi)星信號覆蓋；

2)光纖中繼距離最遠(yuǎn)可達(dá)5km以上；

3)可同時接收GPS、北斗衛(wèi)星定位信號，實現(xiàn)雙模同時覆蓋；

4)信號傳輸靠光纜，適應(yīng)電氣化鐵路強(qiáng)電磁干擾；

5)雙GPS/BD接收天線冗余配置，當(dāng)一只天線故障，可以自動切換，同時上報網(wǎng)管并提示；

6)依照鐵路通信信號設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，具備熱備冗余功能，保證系統(tǒng)安全性和可靠性；

具備遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)管能力，便于設(shè)備維護(hù)管理。

附圖說明

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型一種具體實施方式示意圖。

具體實施方式

本實用新型結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括安裝于地面站臺的MU主機(jī)和遠(yuǎn)程維護(hù)網(wǎng)管，MU主機(jī)通過饋線與頂棚外的GPS/BD接收天線連接，MU主機(jī)通過光纜連接有若干RU遠(yuǎn)端機(jī)，每個RU遠(yuǎn)端機(jī)帶有若干重發(fā)天線。所述的GPS/BD接收天線具有冗余備份，主從天線分別通過饋線連接到MU主機(jī)。

衛(wèi)星定位信號盲區(qū)大范圍光纖覆蓋方法，包括以下步驟：衛(wèi)星定位信號經(jīng)GPS/BD接收天線放大后，輸入到MU主機(jī)進(jìn)行濾波放大，然后轉(zhuǎn)換為光信號，由光纜傳輸?shù)絉U遠(yuǎn)端機(jī)，RU將光信號還原為衛(wèi)星定位信號，通過射頻饋線輸出到各個重發(fā)天線進(jìn)行發(fā)射，遠(yuǎn)程維護(hù)網(wǎng)管對MU接收主機(jī)、RU遠(yuǎn)端機(jī)、接收天線進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。

本實用新型一種具體實施方式如圖2所示，動車庫由于列車的遮擋，因此天線只能在兩列車之間，覆蓋長度按照重發(fā)天線的發(fā)射角度130度計算，覆蓋長度為16.3米。高鐵動車GPS/BD的接收機(jī)在機(jī)車頭，因此只需要覆蓋車頭位置即可，按照8列動車組平均長度210米計算，重發(fā)天線應(yīng)安裝在0米，210米和420米的區(qū)域，MU接收機(jī)放置在通信機(jī)械室，RU根據(jù)動車頭停放位置，就近放置掛壁安裝，同時配套電力220VAC和UPS電源。

MU接收主機(jī)和RU遠(yuǎn)端機(jī)組成的覆蓋系統(tǒng)共采用3臺RU遠(yuǎn)端單元，MU通過光纜和RU遠(yuǎn)端機(jī)星型連接，每個RU用2根（主用和備用）。RU遠(yuǎn)端機(jī)信號輸出通過1/2射頻電纜連接4個重發(fā)天線，信號分配采用10/6/3dB三種不同耦合度的耦合器，使得不同距離天線的收入信號基本相同，保證衛(wèi)星定位信號覆蓋均勻。

重發(fā)天線應(yīng)注意與接收天線保持隔離，當(dāng)兩天線距離小于100m時，重發(fā)天線要加隔離網(wǎng)，增加天線收、發(fā)的隔離度。

在鐵路大型站場如車站、動車庫等面積超過2萬平方米的區(qū)域，常規(guī)衛(wèi)星定位信號中繼器無法滿足用戶需要，本文提出光纖分布式衛(wèi)星定位信號覆蓋系統(tǒng)，采用主備冗余安全理念，滿足鐵路用戶安全可靠要求，實際應(yīng)用效果良好，本系統(tǒng)也能在如軍事、電力、航空等行業(yè)的大型區(qū)域衛(wèi)星定位信號覆蓋場景中應(yīng)用。

系統(tǒng)鏈路計算如下：

GPS/BD衛(wèi)星信號到達(dá)地球表面的信號強(qiáng)度一般為-130 ~ -160dBm，根據(jù)天氣、遮擋等氣候地理環(huán)境變化，衛(wèi)星定位信號覆蓋系統(tǒng)通過信號中繼，應(yīng)能保證室內(nèi)GPS/BD接收機(jī)能夠接收信號強(qiáng)度在較好的范圍以內(nèi)。

GPS/BD信號覆蓋預(yù)算：

天線接收功率dBm：-130；

噪聲系數(shù)NF：-2，接收天線；

前置放大器增益dB：27；

接收饋線損耗dB：-6，1/2饋線，50m@1.7G；

MU主機(jī)增益dB：30；

光路損耗dB：-8，按照1000m，1分2光分路器損耗；

RU遠(yuǎn)端機(jī)增益dB：40；

增益調(diào)節(jié)范圍dB：0-30；

重發(fā)天線分配損耗dB：-40 按照300米1/2饋線和3個耦合器計算；

重發(fā)天線輸入功率dBm：-90；

空間損耗dB：30~ 50 接收機(jī)離重發(fā)天線30~60米；

覆蓋場強(qiáng)dBm：-120~-140，重發(fā)天線功率與空間損耗之差。

通過上面分析可以看出，MU增益為30dB，RU增益為40dB，通過光纖可以滿足覆蓋1km的范圍，RU最遠(yuǎn)的重發(fā)天線距離為300米，重發(fā)天線的輻射距離60米。

GPS/BD衛(wèi)星定位信號經(jīng)有源天線接收放大后，輸入到MU主機(jī)進(jìn)行濾波放大，然后轉(zhuǎn)換為光信號輸出，由光纜傳輸?shù)絉U遠(yuǎn)端機(jī)，RU將光信號還原為衛(wèi)星定位信號，通過射頻饋線輸出到各個重發(fā)天線進(jìn)行發(fā)射。遠(yuǎn)程維護(hù)網(wǎng)管對MU接收主機(jī)、RU遠(yuǎn)端機(jī)、接收天線進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。

接收天線集成了前置低噪聲放大器(LNA)，這樣降低系統(tǒng)噪聲，提高接收靈敏度。覆蓋系統(tǒng)對于定位接收天線的基本要求有①天線增益大于27dB（含放大器）；②天線的方向圖范圍為整個上半球，3dB寬度應(yīng)大于130°；③為減小多徑信號對接收機(jī)的干擾，要求天線交叉極化比大于25dB；④為減少重發(fā)天線對接收天線的干擾，避免信號自激，接收天線的后向副瓣應(yīng)小于-25dB；⑤采用射頻電纜饋電方式。

本實用新型具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。