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    重庆时时彩外围改单: 通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置及其方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201210083923.9

    申请日:

    2012.03.27

    公开号:

    CN103364810A

    公开日:

    2013.10.23

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01S 19/42申请日:20120327|||公开
    IPC分类号: G01S19/42(2010.01)I; G01S19/13(2010.01)I 主分类号: G01S19/42
    申请人: 中国科学院国家天文台
    发明人: 王晓岚; 艾国祥; 马冠一; 李圣明; 王萌; 范江涛
    地址: 100012 北京市朝阳区大屯路甲20号
    优先权:
    专利代理机构: 北京法思腾知识产权代理有限公司 11318 代理人: 杨小蓉;杨青
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201210083923.9

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2016.01.13|||2013.11.20|||2013.10.23

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开一种通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置及其方法,包括:导航中心站、导航卫星和接收终端;接收终端包括天线???、射频??楹突藕糯砟??;天线??榘ㄈ蛱煜?、低噪声放大器和带通滤波器;射频??榘ɑ炱灯?、增益放大器、频率合成器和中频放大器;基带信号处理??榘―/A变换器和基带;全向天线接收包含可跳变导航频点的导航信号后,该信号经放大后传输到带通滤波器做滤波操作,滤波后的信号进入混频器;频率合成器产生与导航中心站发送信号的载波频率相同步的跳变的本振频率;增益放大器放大本振频率幅度,经混频后得到中频信号;中频信号放大后进入D/A变换器变换成数字信号,由基带对中频数字信号做解扩、解调。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置,其特征在于,包括:位于地面的用于发射带有调制相同测距码的可跳变导航频点的导航信号的导航中心站(5)、用于转发导航信号的导航卫星以及接收终端;其中,
    所述接收终端包括天线???、射频??楹突藕糯砟??;所述的天线??榘ㄈ蛱煜?6)、低噪声放大器(7)和带通滤波器(8);所述的射频??榘ɑ炱灯?9)、增益放大器(10)、频率合成器(11)和中频放大器(12);所述的基带信号处理??榘―/A变换器(13)以及基带(14);
    所述全向天线(6)接收包含可跳变导航频点的导航信号后,该导航信号经所述低噪声放大器(7)放大后传输到所述带通滤波器(8),由所述带通滤波器(8)对该导航信号做滤波操作,滤波后的导航信号进入所述混频器(9);所述频率合成器(11)通过基带(14)生成的PN码(15)逻辑控制产生与所述导航中心站(5)发送的导航信号的载波频率相同步的跳变的本振频率;所述增益放大器(10)放大本振频率幅度,在所述的混频器(9)中,滤波后的导航信号频率减去本振频率,得到中频信号;所述中频信号经中频放大器(12)放大后进入D/A变换器(13)变换成数字信号,最后由基带(14)对中频数字信号做解扩、解调,从而实现卫星导航定位。

    2.  根据权利要求1所述的通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置,其特征在于,所述全向天线(6)满足以下性能指标:天线波束宽带应≥90°,增益≥27dB,轴比≤3dB,而驻波比≤1.5。

    3.  根据权利要求1所述的通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置,其特征在于,所述低噪声放大器(7)以及带通滤波器(8)在同一射频单元上实现,该射频单元的性能指标满足下列条件:增益≥25dB,噪声系数≤1.2dB,输入阻抗匹配为50Ω,隔离度≥25dB。

    4.  根据权利要求1所述的通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置,其特征在于,所述D/A变换器(13)与所述基带(14)在DSP芯片和FPGA芯片上实现。

    5.  根据权利要求1所述的通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置,其特征在于,所述射频??榈男阅苤副晷杪阆铝刑跫壕迪褚种疲骸?0dBc;噪声系数:≤1.5dB;相位噪声:[email protected],[email protected],[email protected],[email protected];本振泄露:≤70dBm;带外杂散:≤-60dBc;带内杂散:≤-50dBc; 跳频速率:≥50次/秒。

    6.  一种应用于权利要求1-5之一所述的通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置的方法,该方法包括:
    步骤1、所述导航中心站(5)根据预定义的跳频图案发送带有调制相同测距码的可跳变导航频点的导航信号;
    步骤2、导航卫星接收到带有调制相同测距码的可跳变导航频点的导航信号后,将这一导航信号进行透明转发;
    步骤3、接收终端接收到所述导航信号后,将该导航信号做相关接收;
    步骤4、根据预定义的跳频图案生成与导航信号的载波频率相同步的跳变的本振频率;
    步骤5、由步骤3得到的导航信号与步骤4生成的可跳变的本振频率生成中频信号;
    步骤6、对中频信号进行解扩、解调实现卫星的导航定位。

    说明书

    说明书通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置及其方法
    技术领域
    本发明涉及导航定位技术领域,具体涉及一种通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置及其方法。
    背景技术
    卫星导航定位系统是一种由导航卫星、地面站以及定位设备所组成的成套装备系统,它用于完成卫星导航定位任务。现有的卫星导航定位系统需要在太空中部署专用的导航卫星,成本高,且导航卫星一旦发生故障,极易影响用户的使用。此外,在传统的卫星导航定位系统(如GPS、伽利略)中,卫星信号容易受到干扰,微弱的干扰就可能导致地面接收机不能接收信号或进行错误的定位。因此,对卫星导航定位系统的干扰与抗干扰一直是各国研究的重点。由于传统卫星导航定位系统的导航频点采用固定的频率,因此它无法采用可跳变导航频点技术进一步提高抗干扰能力。所谓的可跳变导航频点是指调制相同测距码的载波频率按照预定规律进行离散变化。
    为了发展独立、高灵活性、低成本的区域性卫星导航定位系统,中国科学院提出了一种基于通信卫星的卫星导航定位系统,该系统采用同步通信卫星(特别是可以将处于寿命末期的同步通信卫星调控成小倾角倾斜轨道卫星)转发地面生成的导航信号,从而把通信卫星用作导航卫星,为用户提供位置、速度和时间的信息服务,实现卫星导航定位的功能。由于同步通信卫星具有多个转发器,频率资源丰富,可实现频率的跳变,这使得所述的基于通信卫星的卫星导航定位系统实现跳频功能成为可能,进而增强其抗干扰能力。但在现有技术中,尚未实现具有跳频功能的卫星导航定位装置及其方法。
    发明内容
    本发明的目的在于克服已有卫星导航定位系统无法实现可跳变导航频点的功能,抗干扰能力较低的缺陷,从而提供一种能够通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置及其方法。
    为了实现上述目的,本发明提供了一种通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置,包括:位于地面的用于发射带有调制相同测距码的可跳变导航频点的导航 信号的导航中心站、用于转发导航信号的导航卫星以及接收终端;其中,
    所述接收终端包括天线???、射频??楹突藕糯砟??;所述的天线??榘ㄈ蛱煜?、低噪声放大器和带通滤波器;所述的射频??榘ɑ炱灯?、增益放大器、频率合成器和中频放大器;所述的基带信号处理??榘―/A变换器以及基带;
    所述全向天线接收包含可跳变导航频点的导航信号后,该导航信号经所述低噪声放大器放大后传输到所述带通滤波器,由所述带通滤波器对该导航信号做滤波操作,滤波后的导航信号进入所述混频器;所述频率合成器通过基带生成的PN码逻辑控制产生与所述导航中心站发送的导航信号的载波频率相同步的跳变的本振频率;所述增益放大器放大本振频率幅度,在所述的混频器中,滤波后的导航信号频率减去本振频率,得到中频信号;所述中频信号经中频放大器放大后进入D/A变换器变换成数字信号,最后由基带对中频数字信号做解扩、解调,从而实现卫星导航定位。
    上述技术方案中,所述全向天线满足以下性能指标:天线波束宽带应≥90°,增益≥27dB,轴比≤3dB,而驻波比≤1.5。
    上述技术方案中,所述低噪声放大器以及带通滤波器在同一射频单元上实现,该射频单元的性能指标满足下列条件:增益≥25dB,噪声系数≤1.2dB,输入阻抗匹配为50Ω,隔离度≥25dB。
    上述技术方案中,所述D/A变换器与所述基带在DSP芯片和FPGA芯片上实现。
    上述技术方案中,所述射频??榈男阅苤副晷杪阆铝刑跫壕迪褚种疲骸?0dBc;噪声系数:≤1.5dB;相位噪声:[email protected],[email protected],[email protected],[email protected];本振泄露:≤70dBm;带外杂散:≤-60dBc;带内杂散:≤-50dBc;跳频速率:≥50次/秒。
    本发明还提供了一种应用于所述的通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置的方法,该方法包括:
    步骤1、所述导航中心站根据预定义的跳频图案发送带有调制相同测距码的可跳变导航频点的导航信号;
    步骤2、导航卫星接收到带有调制相同测距码的可跳变导航频点的导航信号后,将这一导航信号进行透明转发;
    步骤3、接收终端接收到所述导航信号后,将该导航信号做相关接收;
    步骤4、根据预定义的跳频图案生成与导航信号的载波频率相同步的跳变的本振频率;
    步骤5、由步骤3得到的导航信号与步骤4生成的可跳变的本振频率生成中频信 号;
    步骤6、对中频信号进行解扩、解调实现卫星的导航定位。
    本发明的优点在于:在卫星导航定位领域提出了一种宽频带抗干扰的装置及其方法,可大大提高卫星导航定位系统的抗干扰能力。
    附图说明
    图1是在一个实施例中,本发明的通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置的结构示意图;
    图2是本发明的通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的流程图。
    具体实施方式
    现结合附图对本发明作进一步的描述。
    在图1中给出了本发明的通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置的一个实施例,该装置包括位于地面的导航中心站5、导航卫星以及接收终端;其中,所述的导航卫星为位于赤道上空的同步通信卫星,所述同步通信卫星至少有四颗,本实施例中包括第一卫星1、第二卫星2、第三卫星3以及第四卫星4,每颗卫星上都有一个或多个卫星转发器;所述导航中心站5将带有调制相同测距码的可跳变导航频点的导航信号发送至所述卫星1、2、3、4,由所述卫星1、2、3、4中的卫星转发器实现所述导航信号的转发,所述接收终端通过扫频快速捕获、跟踪可跳变的载波频点,将可跳变的载波频点转换为一个固定的中频信号,进而实现导航和定位。
    下面对所述接收终端的结构做进一步的说明。
    所述接收终端包括天线???、射频??楹突藕糯砟??;其中,所述的天线??榘ㄈ蛱煜?、低噪声放大器7和带通滤波器8;所述的射频??榘ɑ炱灯?、增益放大器10、频率合成器11和中频放大器12;所述的基带信号处理??榘―/A变换器13以及基带14。
    所述的全向天线6的带宽包含所有可跳变频段,该天线接收包含可跳变导航频点的导航信号后,该导航信号经低噪声放大器(LNA)7放大后传输到所述的带通滤波器(BPF)8,由所述带通滤波器8对该导航信号做滤波操作,滤波后的导航信号进入混频器9;频率合成器11通过基带14生成的PN码15逻辑控制产生与导航中心站发送的载波频率相同步的跳变的本振频率,增益放大器10放大本振频率幅度,在所述的混频器9中,滤波后的导航信号频率减去本振频率,得到中频信号;所述 中频信号经中频放大器12进入D/A变换器13变换成数字信号,最后由基带14对中频数字信号做正交分解、相关处理,提取出若干个观测量,然后解算位置和速度等信息,实现伪码的解扩和导航电文的解调,进行定位解算,从而实现卫星导航定位。
    在下文中将对接收终端中各个部件的实现做详细描述。
    所述的全向天线6应当满足以下性能指标:天线波束宽带应≥90°,增益≥27dB,轴比≤3dB,而驻波比≤1.5。现有技术中能够满足上述性能指标的全向天线均可应用于本发明。
    所述的低噪声放大器7以及带通滤波器8可采用现有技术中的相关部件,只要它们的性能指标总体上能够满足以下条件:增益:≥25dB,噪声系数≤1.2dB,输入阻抗匹配为50Ω,隔离度≥25dB。
    所述射频??橹械幕炱灯?、频率合成器、推动放大器和中频放大器组成。射频??橥瓿煽商涞己叫藕诺焦潭ㄖ衅敌藕诺谋浠?,本地载波频率的跳变由基带信号处理??樯傻腜N码序列逻辑控制频率综合器来产生的,其整体性能指标:
    (1)镜像抑制:≥20dBc
    (2)噪声系数:≤1.5dB
    (3)相位噪声:[email protected],[email protected],
                 [email protected],[email protected]
    (4)本振泄露:≤70dBm
    (5)带外杂散:≤-60dBc
    (6)带内杂散:≤-50dBc
    (7)跳频速率:≥50次/秒
    包含有D/A变换器13与基带14的基带信号处理??榭刹捎肈SP和FPGA芯片实现,如TI公司的TMs320C6416GLZ和ALTERA公司STRATIX II系列的EP2S90F1020C。
    本发明还提供了一种基于上述卫星导航定位装置实现导航定位的方法。参考图2,该方法包括:
    步骤1、导航中心站5发送带有调制相同测距码的可跳变导航频点的导航信号;
    在本步骤中,导航中心站5在发送带有调制相同测距码的可跳变导航频点的导航信号时,需要采用预先定义的跳频图案发送导航信号。
    步骤2、导航卫星接收到带有调制相同测距码的可跳变导航频点的导航信号后,利用转发器将这一导航信号进行透明转发;
    步骤3、接收终端接收到所述导航信号后,将该导航信号做相关接收;
    步骤4、根据预先定义的跳频图案生成与导航信号的载波频率相同步的跳变的本振频率;
    步骤5、由步骤3得到的导航信号与步骤4生成的可跳变的本振频率生成中频信号;
    步骤6、对中频信号进行解扩、解调实现卫星的导航定位。
    最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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    通过 可跳变 导航 实现 卫星 定位 装置 及其 方法
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