專利名稱：一種同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)生成系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)生成系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在本世紀(jì)前20年，將建成多個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)，包括美國(guó)的GPS導(dǎo)航衛(wèi) 星系統(tǒng)、俄羅斯的GL0NASS導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)、歐洲的GALILEO導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)和中國(guó)的COMPASS 導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)情況如表1所示。利用 多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行組合，為各類用戶提供更高精度的全球?qū)Ш蕉ㄎ环?wù)成為導(dǎo)航領(lǐng)域新的發(fā)展 趨勢(shì)，同時(shí)，隨著各種多模用戶終端的測(cè)試需求陸續(xù)提出，研究多系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的生成 方法，建設(shè)多系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)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(dǎo)航信號(hào)生成系統(tǒng)，所述同頻多系統(tǒng)是指頻率相近的COMPASS 導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、GALILEO導(dǎo)航系統(tǒng)和GL0NASS導(dǎo)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(hào)處理模塊、COMPASS中頻信號(hào)生成模塊、GPS中頻信號(hào)生成模塊、 GALILEO中頻信號(hào)生成模塊、GL0NASS中頻信號(hào)生成模塊、DAC模塊、上變頻模塊和時(shí)鐘頻率 模塊；時(shí)鐘頻率模塊為COMPASS中頻信號(hào)生成模塊、GPS中頻信號(hào)生成模塊、GALILEO中頻信 號(hào)生成模塊、GL0NASS中頻信號(hào)生成模塊和上變頻模塊提供時(shí)鐘，確保COMPASS中頻信號(hào)生 成模塊、GPS中頻信號(hào)生成模塊、GALILEO中頻信號(hào)生成模塊和GL0NASS中頻信號(hào)生成模塊 時(shí)間同步；多系統(tǒng)主控模塊將COMPASS導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、GALILEO導(dǎo)航系統(tǒng)和GL0NASS導(dǎo) 航系統(tǒng)分別對(duì)應(yīng)的用戶輸入的控制指令和仿真得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)、導(dǎo)航電文發(fā)送給多系統(tǒng)信 號(hào)處理模塊，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行查詢；所述觀測(cè)數(shù)據(jù)包括時(shí)間信息、衛(wèi)星編號(hào)、偽距、速 度、加速度、加加速度、功率和載波相位，所述系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)是指多系統(tǒng)信號(hào)處理模塊的狀 態(tài)信息和各個(gè)中頻信號(hào)生成模塊的狀態(tài)信息；多系統(tǒng)信號(hào)處理模塊接收多系統(tǒng)主控模塊發(fā)送的觀測(cè)數(shù)據(jù)、導(dǎo)航電文和控制指令，對(duì) 各系統(tǒng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)和導(dǎo)航電文均進(jìn)行緩存和預(yù)處理，對(duì)控制信息進(jìn)行解析后向COMPASS中 頻信號(hào)生成模塊、GPS中頻信號(hào)生成模塊、GALILEO中頻信號(hào)生成模塊和GL0NASS中頻信號(hào) 生成模塊發(fā)送控制指令；所述對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理是指將觀測(cè)數(shù)據(jù)中的偽距、速度、加速度和 加加速度轉(zhuǎn)換成時(shí)間單位，所述對(duì)導(dǎo)航電文預(yù)處理是指將不同比特速率的導(dǎo)航電文擴(kuò)展后 統(tǒng)一為相同比特速率的導(dǎo)航電文；當(dāng)有信號(hào)生成模塊中的定時(shí)中斷信號(hào)發(fā)送給多系統(tǒng)信號(hào)處理模塊時(shí)，多系統(tǒng)信號(hào)處理 模塊從緩存區(qū)讀取預(yù)處理后的觀測(cè)數(shù)據(jù)和導(dǎo)航電文并且查詢各個(gè)中頻信號(hào)生成模塊的狀 態(tài)信息，將各個(gè)中頻信號(hào)生成模塊的狀態(tài)信息以及多系統(tǒng)信號(hào)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(yùn)行是否正常；根據(jù)所述預(yù)處理后的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算碼 環(huán)參數(shù)和載波環(huán)參數(shù)，并向相應(yīng)的中頻信號(hào)生成模塊發(fā)送碼環(huán)參數(shù)、載波環(huán)參數(shù)、導(dǎo)航電文 和預(yù)處理后的觀測(cè)數(shù)據(jù)中的功率數(shù)據(jù)，同時(shí)將預(yù)置在多系統(tǒng)信號(hào)處理模塊中的碼表、二級(jí) 碼表、載波表和副載波表發(fā)送給相應(yīng)的中頻信號(hào)生成模塊；COMPASS中頻信號(hào)生成模塊根據(jù)多系統(tǒng)信號(hào)處理模塊發(fā)送的碼環(huán)參數(shù)和載波環(huán)參數(shù)計(jì) 算得到碼表、二級(jí)碼表、載波表和副載波表的相位，根據(jù)該相位在碼表、二級(jí)碼表、載波表和 副載波表中查表得到載波、副載波、碼和二級(jí)碼，將得到的載波、副載波、碼和二級(jí)碼進(jìn)行調(diào) 制、濾波、合路之后得到的COMPASS中頻數(shù)字信號(hào)輸出給DAC模塊；GPS中頻信號(hào)生成模塊、GALILEO中頻信號(hào)生成模塊和GL0NASS中頻信號(hào)生成模塊與 COMPASS中頻信號(hào)生成模塊同構(gòu)，分別將生成的GPS中頻數(shù)字信號(hào)、GALILEO中頻數(shù)字信號(hào) 和GL0NASS中頻數(shù)字信號(hào)發(fā)送給DAC模塊；DAC模塊將接收到的四種中頻數(shù)字信號(hào)分別轉(zhuǎn) 換為中頻模擬信號(hào)，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(hào)分別上變頻為射頻信號(hào)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(dǎo)航信號(hào)生成系統(tǒng)，其特征在于在所 述將觀測(cè)數(shù)據(jù)中的偽距、速度、加速度和加加速度轉(zhuǎn)換成時(shí)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(dǎo)航信號(hào)生成系統(tǒng)，其特征在于在所 述計(jì)算碼環(huán)參數(shù)通過如下公式進(jìn)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(shí)鐘頻率模塊提供的采樣頻率，C1和f Av- f λf ^a- f λC2為截?cái)辔粩?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(dǎo) 航信號(hào)生成系統(tǒng)的預(yù)設(shè)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(dǎo)航信號(hào)生成系統(tǒng)，其特征在于在所 述計(jì)算載波環(huán)參數(shù)通過如下公式進(jìn)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(shí)鐘頻率模塊提供的采樣頻率，C1(Av . f( Aa ■ f, Λ和C2為截?cái)辔粩?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(dǎo)航 信號(hào)生成系統(tǒng)的預(yù)設(shè)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(dǎo)航信號(hào)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(jí)碼進(jìn)行調(diào)制通過如下方式進(jìn)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(hào)到接收機(jī)天線口面的信號(hào)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(dǎo)航信號(hào)的同相分量的功率、偽碼、電文、二級(jí)碼、副載放，\、(；(0、0(1(0、(1(1(0、％(1(0為衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)正交分量的功率、偽碼、電文二級(jí)碼、副載波； 對(duì)應(yīng)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(dǎo)航信號(hào)生成系統(tǒng)，本同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)生成系統(tǒng)主要包括多系統(tǒng)主控模塊、多系統(tǒng)信號(hào)處理模塊、同構(gòu)的4個(gè)中頻信號(hào)生成模塊、上變頻模塊和時(shí)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(jìn)行直接頻率合成并采用通用的信號(hào)調(diào)制方法生成中頻數(shù)字信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換后進(jìn)行上變頻得到射頻的多系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，不僅實(shí)現(xiàn)了同頻多系統(tǒng)高動(dòng)態(tài)高精度導(dǎo)航射頻信號(hào)的生成，還可以通過參數(shù)修改適應(yīng)現(xiàn)有BPSK、QPSK、BOC、MBOC、AltBOC等調(diào)制方式、能夠適應(yīng)各種偽隨機(jī)碼的導(dǎo)航信號(hào)生成需求，適用范圍廣泛。
文檔編號(hào)G01S19/23GK102147473SQ20101061163
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)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(qǐng)人:航天恒星科技有限公司