一種頻點(diǎn)可靈活設(shè)置的導(dǎo)航信號接收裝置及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種頻點(diǎn)可靈活設(shè)置的導(dǎo)航信號接收裝置，該裝置包括天線模塊、多通道變頻單元和基帶處理單元。本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種用戶終端和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。本發(fā)明所述技術(shù)方案能夠通過對導(dǎo)航衛(wèi)星的選擇，降低系統(tǒng)的定位幾何精度因子，提高系統(tǒng)的定位性能；本方案通過頻率管理通道和接收不同頻率信號的多通道變頻單元的配合可智能關(guān)閉多余的射頻通道，從而降低用戶終端的使用能耗；本方案可以以傳統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星為基礎(chǔ)，快速搭建能夠滿足不同頻率信號的接收和管理的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，極大的降低了系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用。同時(shí)，可以對于不同導(dǎo)航頻點(diǎn)在接收、發(fā)射環(huán)節(jié)引入的誤差進(jìn)行廣播修正，提高系統(tǒng)的定位精度。
【專利說明】
一種頻點(diǎn)可靈活設(shè)置的導(dǎo)航信號接收裝置及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，特別是涉及一種頻點(diǎn)可靈活設(shè)置的導(dǎo)航信號接收裝置及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代，典型系統(tǒng)有美國開發(fā)的全球定位系統(tǒng)(GPS)，前蘇聯(lián)開發(fā)的全球衛(wèi)星無線電導(dǎo)航系統(tǒng)(GL0NASS)和我國建設(shè)中的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(BDS)等系統(tǒng)。上述衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是組成空間段的各導(dǎo)航衛(wèi)星需要發(fā)射已知的固定頻點(diǎn)，一旦當(dāng)該頻點(diǎn)受到無意或故意干擾時(shí)，在該頻點(diǎn)上工作的用戶接收機(jī)就可能無法實(shí)現(xiàn)定位，或者定位錯(cuò)誤。
[0003]作為中國二代衛(wèi)星導(dǎo)航通信系統(tǒng)的試驗(yàn)系統(tǒng)的中國區(qū)域通信定位系統(tǒng)(CAPS)(專利申請?zhí)?CN200410046064.1，發(fā)明名稱:轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星通信導(dǎo)航定位系統(tǒng)，發(fā)明人:艾國祥等，2009年7月29日獲得授權(quán))，是中國自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，采用商用通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)航信號，不用專門發(fā)射導(dǎo)航衛(wèi)星，大大降低了系統(tǒng)建設(shè)成本和周期，低成本地實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星定位，開創(chuàng)了 C波段轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的先河。
[0004]CAPS系統(tǒng)采用的導(dǎo)航信號頻率也是統(tǒng)一固定頻率，由于不同的衛(wèi)星上轉(zhuǎn)發(fā)器頻率劃分有所不同，為實(shí)現(xiàn)合適的衛(wèi)星布局而選擇的衛(wèi)星上卻不一定有需要的轉(zhuǎn)發(fā)器頻率資源，若退而求其次選擇有需要的轉(zhuǎn)發(fā)器頻率的衛(wèi)星，其軌位又不一定在最佳的位置，給空間衛(wèi)星星座的布局帶來了很大困難。
[0005]為此，我們基于變頻技術(shù)和數(shù)字濾波技術(shù)，發(fā)明了一種頻點(diǎn)可以靈活設(shè)置的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，對原有的衛(wèi)星導(dǎo)航地面站和用戶接收裝置進(jìn)行相應(yīng)地改造，可以采用靈活設(shè)置的頻點(diǎn)作為載波調(diào)制導(dǎo)航信號，另設(shè)一個(gè)專用的頻率管理信道，專門播發(fā)當(dāng)前系統(tǒng)的時(shí)間、星座布局、頻點(diǎn)選擇、誤差校正信息。用戶接收裝置首先接收頻率管理信道的信息，然后自動(dòng)設(shè)置本機(jī)射頻前端的接收參數(shù)，接收不同導(dǎo)航衛(wèi)星播發(fā)的不同頻點(diǎn)導(dǎo)航信號，進(jìn)行捕獲、跟蹤、解調(diào)出導(dǎo)航電文信息，實(shí)現(xiàn)定位解算。
[0006]本發(fā)明不需要發(fā)射專門的導(dǎo)航衛(wèi)星，也不需要每顆衛(wèi)星上下行相同頻率的導(dǎo)航信號，具有很高的靈活性。考慮到不同頻點(diǎn)在電離層、對流程試驗(yàn)誤差和接收端不同射頻通道處理時(shí)的不一致性，在導(dǎo)航地面站設(shè)置信號標(biāo)校站，對不同頻率導(dǎo)航信號的傳播誤差、處理誤差進(jìn)行校正，可以實(shí)現(xiàn)高精度的導(dǎo)航定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種頻點(diǎn)可靈活設(shè)置的導(dǎo)航信號接收裝置及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中單一固定頻點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)式體制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在衛(wèi)星部署的靈活性欠佳，易被干擾的缺陷。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0009]—種頻點(diǎn)可靈活設(shè)置的導(dǎo)航信號接收裝置，該裝置包括
[0010]天線模塊，用于接收多個(gè)不同頻點(diǎn)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號，并對其進(jìn)行預(yù)處理；
[0011]多通道變頻單元，基于基帶處理單元的頻點(diǎn)控制信號，對多個(gè)射頻通道進(jìn)行頻點(diǎn)調(diào)整，并通過其中一個(gè)射頻通道傳輸頻率管理信號，其余通道傳輸與其頻點(diǎn)相對應(yīng)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號；
[0012]基帶處理單元，根據(jù)對頻率管理信號進(jìn)行分析處理，向變頻單元發(fā)出頻點(diǎn)控制信號，并對變頻后的衛(wèi)星導(dǎo)航信號進(jìn)行解析，獲得當(dāng)前用戶的位置、速度和時(shí)間信息。
[0013]優(yōu)選地，所述天線模塊包括:依次連接的覆蓋工作頻點(diǎn)的寬帶接收天線和低噪聲放大器。
[0014]優(yōu)選地，所述多通道變頻單元包括:
[0015]分路器，將預(yù)處理后的衛(wèi)星導(dǎo)航信號分為多路衛(wèi)星導(dǎo)航信號；
[0016]多個(gè)可變頻射頻通道，用于傳輸頻率管理信號和不同頻點(diǎn)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號；
[0017]所述射頻通道包括:
[0018]頻綜器，基于頻點(diǎn)控制信號，向混頻器發(fā)出本振信號；
[0019]混頻器，將分路器輸出的衛(wèi)星導(dǎo)航信號與頻綜器輸出的本振信號混頻，獲得導(dǎo)航模擬中頻信號。
[0020]優(yōu)選地，所述變頻單元進(jìn)一步包括:時(shí)鐘模塊，用于為所有頻綜器提供時(shí)鐘基準(zhǔn)。
[0021]優(yōu)選地，所述射頻通道進(jìn)一步包括依次連接在混頻器輸出端的放大器和濾波器。
[0022]優(yōu)選地，所述基帶處理單元包括:
[0023]多通道同步采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將變頻單元輸出的中頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字化中頻信號；
[0024]頻點(diǎn)控制模塊，對所述數(shù)字化中頻信號中的頻率管理信號進(jìn)行分析處理，產(chǎn)生多個(gè)頻點(diǎn)控制信號；
[0025]解析模塊，對所述數(shù)字化中頻信號中的衛(wèi)星導(dǎo)航信號進(jìn)行解析，獲得多顆導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)，并解算當(dāng)前用戶的位置、速度和時(shí)間信息。
[0026I優(yōu)選地，該裝置進(jìn)一步包括:
[0027]通道管理模塊，對獲取的導(dǎo)航信號頻點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行判斷;若接收的信號數(shù)量少于當(dāng)前開通的射頻通道數(shù)量，則發(fā)出多余通道關(guān)閉信號;若接收的信號數(shù)量多于當(dāng)前開通的射頻通道數(shù)量，則發(fā)出備用通道開啟信號；
[0028]通道控制模塊，基于通道關(guān)閉信號或通道開啟信號，關(guān)閉或開啟空閑射頻通道。
[0029]—種包含上所述導(dǎo)航信號接收裝置的用戶終端。
[°03°] 一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0031]如上所述的用戶終端；
[0032]用于轉(zhuǎn)發(fā)不同頻點(diǎn)導(dǎo)航信號的導(dǎo)航衛(wèi)星星座;和
[0033]用于對導(dǎo)航信號頻率進(jìn)行管理，并發(fā)射根據(jù)頻率管理的設(shè)置情況，產(chǎn)生的不同頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號的導(dǎo)航地面站。
[0034]優(yōu)選地，所述導(dǎo)航地面站包括:
[0035]導(dǎo)航頻率管理單元，根據(jù)當(dāng)前擁有的頻點(diǎn)信息生成頻點(diǎn)設(shè)置表；
[0036]導(dǎo)航基帶信號生成單元，基于導(dǎo)航頻率管理單元生成的頻點(diǎn)設(shè)置表，生成不同頻點(diǎn)的導(dǎo)航基帶信號；
[0037]信號發(fā)射單元，對導(dǎo)航基帶生成單元生成的導(dǎo)航基帶信號進(jìn)行變頻和放大處理，并將其發(fā)射至衛(wèi)星。
[0038]本發(fā)明的有益效果如下:
[0039]本發(fā)明所述技術(shù)方案可以直接以傳統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星為基礎(chǔ)構(gòu)建導(dǎo)航系統(tǒng)，不需要發(fā)射專門的導(dǎo)航衛(wèi)星，定位所需的導(dǎo)航信號的頻率在不同衛(wèi)星上也可以不同，這樣就降低了對導(dǎo)航衛(wèi)星選擇的要求，可以選擇更好的衛(wèi)星星座布局，使系統(tǒng)定位的幾何精度因子(GDOP)大大降低，從而提尚系統(tǒng)的定位性能。
[0040]本發(fā)明所述技術(shù)方案利用頻率的不同對通道進(jìn)行管理，并利用多通道變頻單元接收不同頻率信號，可以有效降低用戶終端的使用功耗。
[0041]與發(fā)射專用導(dǎo)航衛(wèi)星組網(wǎng)相比，本發(fā)明所述系統(tǒng)的建設(shè)、維護(hù)費(fèi)用大大降低，建設(shè)速度快。由于系統(tǒng)設(shè)有頻率管理信道，除發(fā)布頻率組成信息外，還可以對于不同導(dǎo)航頻點(diǎn)在接收、發(fā)射環(huán)節(jié)引入的誤差進(jìn)行廣播修正，提高系統(tǒng)的定位精度。
【附圖說明】
[0042]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；
[0043]圖1示出本發(fā)明所述導(dǎo)航信號接收裝置的示意圖；
[0044]圖2示出本發(fā)明所述可變頻衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0046]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種頻點(diǎn)可靈活設(shè)置的導(dǎo)航信號接收裝置，該裝置包括:用于接收多個(gè)不同頻點(diǎn)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號，并對其進(jìn)行預(yù)處理的天線模塊、基于基帶處理單元的頻點(diǎn)控制信號，對多個(gè)射頻通道進(jìn)行頻點(diǎn)調(diào)整，并通過射頻通道中的一個(gè)傳輸頻率管理信號，其余傳輸與其頻點(diǎn)相對應(yīng)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號的變頻單元和根據(jù)對頻率管理信號進(jìn)行分析處理，向變頻單元發(fā)出頻點(diǎn)控制信號，并對變頻后的衛(wèi)星導(dǎo)航信號進(jìn)行解析，獲得當(dāng)前用戶的位置、速度和時(shí)間信息的基帶處理單元。
[0047]本方案中，所述天線模塊包括:依次連接的接收天線和低噪聲放大器。
[0048]本方案中，所述變頻單元包括:將預(yù)處理后的衛(wèi)星導(dǎo)航信號分為多路衛(wèi)星導(dǎo)航信號的分路器、用于傳輸頻率管理信號和不同頻點(diǎn)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號的多個(gè)射頻通道、用于為所有頻綜器提供時(shí)鐘基準(zhǔn)的時(shí)間同步模塊。其中，所述射頻通道包括:基于頻點(diǎn)控制信號，向混頻器發(fā)出本振信號的頻綜器和將分路器輸出的衛(wèi)星導(dǎo)航信號與頻綜器輸出的本振信號混合，獲得導(dǎo)航模擬中頻信號的混頻器。所述射頻通道進(jìn)一步包括依次連接在混頻器輸出端的放大器和濾波器。
[0049]本方案中，所述基帶處理單元包括:將變頻單元輸出的中頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字化中頻信號的能夠多通道同步采樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換器;對所述數(shù)字化中頻信號中的頻率管理信號進(jìn)行分析處理，產(chǎn)生多個(gè)頻點(diǎn)控制信號的頻點(diǎn)控制模塊；以及，對所述數(shù)字化中頻信號中的衛(wèi)星導(dǎo)航信號進(jìn)行解析，獲得多顆導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)，并解算當(dāng)前用戶的位置、速度和時(shí)間信息的解析模塊。本方案中，所述頻點(diǎn)控制模塊和解析模塊可以采用基帶處理器完成上述兩個(gè)t旲塊的功能。
[0050]該裝置進(jìn)一步包括:通道管理模塊，對獲取的導(dǎo)航信號頻點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行判斷;若接收的信號數(shù)量少于當(dāng)前開通的射頻通道數(shù)量，則發(fā)出多余通道關(guān)閉信號;若接收的信號數(shù)量多于當(dāng)前開通的射頻通道數(shù)量，則發(fā)出備用通道開啟信號。通道控制模塊，基于通道關(guān)閉信號或通道開啟信號，關(guān)閉或開啟空閑射頻通道。
[0051]本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種包含如上所述導(dǎo)航信號接收裝置的用戶終端。
[0052]本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:如上所述的用戶終端；用于轉(zhuǎn)發(fā)不同頻點(diǎn)導(dǎo)航信號的導(dǎo)航衛(wèi)星星座;和用于對導(dǎo)航信號頻率進(jìn)行管理，并發(fā)射根據(jù)頻率管理的設(shè)置情況，產(chǎn)生的不同頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號的導(dǎo)航地面站。
[0053]所述導(dǎo)航地面站包括:導(dǎo)航頻率管理單元，根據(jù)當(dāng)前擁有的頻點(diǎn)信息生成頻點(diǎn)設(shè)置表，并把當(dāng)前工作頻點(diǎn)的組成通過衛(wèi)星廣播給上述導(dǎo)航信號接收裝置;導(dǎo)航基帶生成單元，基于導(dǎo)航頻率管理單元的頻點(diǎn)控制信號，生成不同頻點(diǎn)的導(dǎo)航基帶信號；以及，信號發(fā)射單元，對導(dǎo)航基帶生成單元生成的導(dǎo)航基帶信號進(jìn)行變頻和放大處理，并將其發(fā)射至射頻系統(tǒng)和天線系統(tǒng)。
[0054]本方案中，所述導(dǎo)航衛(wèi)星星座，可以采用商用地球同步通信衛(wèi)星、小傾角同步軌道通信衛(wèi)星、傾斜軌道運(yùn)動(dòng)通信衛(wèi)星、專用導(dǎo)航衛(wèi)星或地面?zhèn)涡l(wèi)星。
[0055]下面通過一組實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0056]附圖1給出了本發(fā)明所述頻點(diǎn)可靈活設(shè)置的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收裝置結(jié)構(gòu)圖。由天線模塊、變頻單元和基帶處理單元三大部分組成。
[0057]天線模塊由全向天線201和低噪聲放大器(LNA)202和組成，為了改善系統(tǒng)的噪聲特性，低噪聲放大器202應(yīng)當(dāng)與天線裝配在一起或者盡量靠近天線；
[0058]變頻單元包括分路器和與其相連接的多個(gè)射頻通道。本實(shí)例中，變頻單元包括5個(gè)工作頻點(diǎn)可以改變的射頻通道，每個(gè)射頻通道的結(jié)構(gòu)類似，所述射頻通道包括頻綜器206、混頻器207、放大器208、帶通濾波器209。各射頻通道的頻點(diǎn)參數(shù)可以由基帶處理器211控制，改變工作頻點(diǎn)。5個(gè)射頻通道中其中4個(gè)通道為導(dǎo)航信號變頻通道，可以最多接收4個(gè)不同頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號，第五個(gè)變頻通道為接收頻率管理信道的射頻通道，頻率管理信號的頻點(diǎn)為公共已知頻率。
[0059]基帶處理單元包括多通道中頻同步采樣器210、頻點(diǎn)控制模塊和解析模塊。本實(shí)例中，所述頻點(diǎn)控制模塊和解析模塊采用基帶數(shù)字信號處理器211來產(chǎn)生頻點(diǎn)控制信號和對衛(wèi)星導(dǎo)航信號的解析。基帶數(shù)字信號處理器211首先接收并解析頻率管理信號，獲得當(dāng)前組成空間星座的的各衛(wèi)星的頻點(diǎn)信息，然后調(diào)整各導(dǎo)航信號接收射頻通道的參數(shù)，分別接收各個(gè)不同頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號，經(jīng)過解擴(kuò)、解調(diào)，解析出導(dǎo)航電文，采用至少4顆衛(wèi)星信號可求出4個(gè)偽距信息，求解偽距方程組可解算用戶的位置、速度、時(shí)間信息。
[0060]該裝置進(jìn)一步包括:通道管理模塊，對獲取的導(dǎo)航信號頻點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行判斷;若接收的信號數(shù)量少于當(dāng)前開通的射頻通道數(shù)量，則發(fā)出多余通道關(guān)閉信號;若接收的信號數(shù)量多于當(dāng)前開通的射頻通道數(shù)量，則發(fā)出備用通道開啟信號；以及，通道控制模塊，基于通道關(guān)閉信號或通道開啟信號，關(guān)閉或開啟空閑射頻通道。當(dāng)不同的導(dǎo)航頻點(diǎn)數(shù)少于四個(gè)時(shí)，基帶處理器可以控制關(guān)閉一個(gè)或數(shù)個(gè)射頻前端，以降低用戶終端功耗。
[0061]如圖2所示，為本發(fā)明的頻點(diǎn)可靈活設(shè)置的轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的示意圖，也是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例。該實(shí)例由如上述的用戶終端、導(dǎo)航衛(wèi)星星座和導(dǎo)航地面站三大部分組成，對于組成導(dǎo)航系統(tǒng)所需的其他系統(tǒng)如測定軌系統(tǒng)、時(shí)頻系統(tǒng)和導(dǎo)航信號系統(tǒng)等均設(shè)置于在本發(fā)明所述的導(dǎo)航地面站中，以配合本發(fā)明所述導(dǎo)航系統(tǒng)工作。
[0062]所述導(dǎo)航地面站包括:導(dǎo)航頻率管理單元，根據(jù)用戶需要，向?qū)Ш交鶐蓡卧l(fā)出頻點(diǎn)控制信號，并把當(dāng)前工作頻點(diǎn)的組成通過頻率管理信號廣播給導(dǎo)航信號接收裝置；導(dǎo)航基帶生成單元，基于導(dǎo)航頻率管理單元的頻點(diǎn)控制信號，生成不同頻點(diǎn)的導(dǎo)航基帶信號；以及，信號發(fā)射單元，對導(dǎo)航基帶生成單元生成的導(dǎo)航基帶信號進(jìn)行變頻和放大處理，并將其發(fā)射至射頻系統(tǒng)和天線系統(tǒng)。
[0063]導(dǎo)航地面站的變頻導(dǎo)航功能的實(shí)現(xiàn)過程如下:
[0064]導(dǎo)航地面站的導(dǎo)航頻率管理單元根據(jù)當(dāng)前擁有的頻點(diǎn)信息生成頻點(diǎn)設(shè)置表，通知導(dǎo)航基帶生成單元生成不同頻點(diǎn)的導(dǎo)航基帶信號，并通過導(dǎo)航地面站上的頻率管理信道上行到衛(wèi)星，再由衛(wèi)星廣播給本發(fā)明所述導(dǎo)航信號接收裝置。
[0065]導(dǎo)航基帶生成單元根據(jù)所述頻點(diǎn)設(shè)置表，產(chǎn)生相應(yīng)頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號，利用導(dǎo)航地面站上的頻率管理信道，經(jīng)過信號發(fā)射單元的射頻轉(zhuǎn)換、功率放大等處理后，發(fā)送至指定的衛(wèi)星，并利用該指定的衛(wèi)星廣播給信號接收裝置。通過導(dǎo)航地面站上行到衛(wèi)星的導(dǎo)航信號可以根據(jù)導(dǎo)航衛(wèi)星上的頻率資源分別設(shè)置，各導(dǎo)航衛(wèi)星上的信號的頻點(diǎn)可以相同，也可以不同。各頻點(diǎn)相同時(shí)，本系統(tǒng)可以直接轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)的固定頻點(diǎn)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，因此，本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以超越傳統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多功能的突破。
[0066]所述導(dǎo)航地面站的頻率管理信道為將導(dǎo)航頻率管理單元當(dāng)前的工作頻率發(fā)送至衛(wèi)星而設(shè)置。并通過導(dǎo)航地面站上行至衛(wèi)星，衛(wèi)星接收該信號后，向用戶終端發(fā)出導(dǎo)航信號，用戶終端利用本發(fā)明所述接收裝置實(shí)時(shí)獲取該信號，經(jīng)過解析該信號后，并相應(yīng)設(shè)置接收裝置的射頻通道接收頻點(diǎn)。此外，頻率管理信道還可以播發(fā)不同頻點(diǎn)信號的系統(tǒng)誤差修正信息。
[0067]本發(fā)明所述導(dǎo)航衛(wèi)星星座可以采用在軌使用的商用通信衛(wèi)星、小傾角同步軌道衛(wèi)星、專用的導(dǎo)航衛(wèi)星以及地面?zhèn)涡l(wèi)星。采用在軌使用的商用通信衛(wèi)星時(shí)，衛(wèi)星被地面測控系統(tǒng)調(diào)控在赤道上空的固定點(diǎn)附近做經(jīng)瑋度±0.05°的小幅橢圓運(yùn)動(dòng)，而小傾角同步軌道衛(wèi)星則是只對東西方向進(jìn)行位置保持，南北方向上不作位置保持，由于地球引力分布不均和日月攝動(dòng)的影響，小傾角衛(wèi)星會(huì)逐漸向南北漂移，最大可能達(dá)到15度。
[0068]由于本導(dǎo)航系統(tǒng)對需要的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻點(diǎn)可以靈活設(shè)置，因此在進(jìn)行空間導(dǎo)航星座布局時(shí)可以根據(jù)需要選擇合適的軌位上的衛(wèi)星，而采用的頻點(diǎn)則可以是該衛(wèi)星上的任意空閑轉(zhuǎn)發(fā)器，大大降低了星座布局難度。
[0069]需要指出的是，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號是經(jīng)過擴(kuò)頻調(diào)制的弱信號，本身具有一定的抗帶內(nèi)干擾能力，地面站信號采用大天線窄波瓣上行信號，用戶接收機(jī)只收不發(fā)信號，因此不會(huì)對常規(guī)的衛(wèi)星通信產(chǎn)生干擾。但在與非常強(qiáng)的其他信號共轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)，可能會(huì)引起導(dǎo)航信號被壓制的問題，由于本發(fā)明系統(tǒng)具有的頻點(diǎn)靈活設(shè)置能力，可以方便地將工作頻帶內(nèi)轉(zhuǎn)移到本衛(wèi)星的其他轉(zhuǎn)發(fā)器頻點(diǎn)上，不影響系統(tǒng)的導(dǎo)航定位功能的實(shí)現(xiàn)。
[0070]本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)發(fā)式體制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用不同頻點(diǎn)實(shí)現(xiàn)定位，不同衛(wèi)星的頻點(diǎn)還可以根據(jù)需要靈活設(shè)置，解決了在衛(wèi)星星座布局和頻率分配的矛盾。由于射頻前端采用多通道接收，接收頻點(diǎn)參數(shù)可變，可以容易地和已有的其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組成雙?；蚨嗄?dǎo)航系統(tǒng)，具有很大的靈活性和適用性。
[0071]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種頻點(diǎn)可靈活設(shè)置的導(dǎo)航信號接收裝置，其特征在于，該裝置包括 天線模塊，用于接收多個(gè)不同頻點(diǎn)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號，并對其進(jìn)行預(yù)處理； 多通道變頻單元，基于基帶處理單元的頻點(diǎn)控制信號，對多個(gè)射頻通道進(jìn)行頻點(diǎn)調(diào)整，并通過其中一個(gè)射頻通道傳輸頻率管理信號，其余通道傳輸與其頻點(diǎn)相對應(yīng)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號； 基帶處理單元，根據(jù)對頻率管理信號進(jìn)行分析處理，向變頻單元發(fā)出頻點(diǎn)控制信號，并對變頻后的衛(wèi)星導(dǎo)航信號進(jìn)行解析，獲得當(dāng)前用戶的位置、速度和時(shí)間信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航信號接收裝置，其特征在于，所述天線模塊包括:依次連接的覆蓋工作頻點(diǎn)的寬帶接收天線和低噪聲放大器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航信號接收裝置，其特征在于，所述多通道變頻單元包括: 分路器，將預(yù)處理后的衛(wèi)星導(dǎo)航信號分為多路衛(wèi)星導(dǎo)航信號； 多個(gè)可變頻射頻通道，用于傳輸頻率管理信號和不同頻點(diǎn)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號； 所述射頻通道包括: 頻綜器，基于頻點(diǎn)控制信號，向混頻器發(fā)出本振信號； 混頻器，將分路器輸出的衛(wèi)星導(dǎo)航信號與頻綜器輸出的本振信號混頻，獲得導(dǎo)航模擬中頻信號。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)航信號接收裝置，其特征在于，所述變頻單元進(jìn)一步包括:時(shí)鐘模塊，用于為所有頻綜器提供時(shí)鐘基準(zhǔn)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)航信號接收裝置，其特征在于，所述射頻通道進(jìn)一步包括依次連接在混頻器輸出端的放大器和濾波器。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)航信號接收裝置，其特征在于，所述基帶處理單元包括: 多通道同步采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將變頻單元輸出的中頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字化中頻信號； 頻點(diǎn)控制模塊，對所述數(shù)字化中頻信號中的頻率管理信號進(jìn)行分析處理，產(chǎn)生多個(gè)頻點(diǎn)控制信號； 解析模塊，對所述數(shù)字化中頻信號中的衛(wèi)星導(dǎo)航信號進(jìn)行解析，獲得多顆導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)，并解算當(dāng)前用戶的位置、速度和時(shí)間信息。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航信號接收裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步包括: 通道管理模塊，對獲取的導(dǎo)航信號頻點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行判斷；若接收的信號數(shù)量少于當(dāng)前開通的射頻通道數(shù)量，則發(fā)出多余通道關(guān)閉信號;若接收的信號數(shù)量多于當(dāng)前開通的射頻通道數(shù)量，則發(fā)出備用通道開啟信號； 通道控制模塊，基于通道關(guān)閉信號或通道開啟信號，關(guān)閉或開啟空閑射頻通道。8.—種包含如權(quán)利要求1所述導(dǎo)航信號接收裝置的用戶終端。9.一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 如權(quán)利要求8所述的用戶終端； 用于轉(zhuǎn)發(fā)不同頻點(diǎn)導(dǎo)航信號的導(dǎo)航衛(wèi)星星座;和 用于對導(dǎo)航信號頻率進(jìn)行管理，并發(fā)射根據(jù)頻率管理的設(shè)置情況，產(chǎn)生的不同頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號的導(dǎo)航地面站。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)航地面站包括: 導(dǎo)航頻率管理單元，根據(jù)當(dāng)前擁有的頻點(diǎn)信息生成頻點(diǎn)設(shè)置表； 導(dǎo)航基帶信號生成單元，基于導(dǎo)航頻率管理單元生成的頻點(diǎn)設(shè)置表，生成不同頻點(diǎn)的導(dǎo)航基帶信號； 信號發(fā)射單元，對導(dǎo)航基帶生成單元生成的導(dǎo)航基帶信號進(jìn)行變頻和放大處理，并將其發(fā)射至衛(wèi)星。
【文檔編號】G01S19/28GK105891852SQ201610190706
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】李圣明, 馬利華, 龐峰, 王曉嵐, 侯金爽
【申請人】中國科學(xué)院國家天文臺