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    重庆时时彩7码方法: 一种导航卫星信号发生器及实现方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201510145714.6

    申请日:

    2015.03.30

    公开号:

    CN104765044A

    公开日:

    2015.07.08

    当前法律状态:

    驳回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):G01S 19/11申请公布日:20150708|||专利申请权的转移IPC(主分类):G01S 19/11登记生效日:20160323变更事项:申请人变更前权利人:北京华云智联科技有限公司变更后权利人:北斗羲和科技发展(北京)有限公司变更事项:地址变更前权利人:100096 北京市昌平区西三旗建材西路87号上奥世纪1号楼2单元1303室变更后权利人:100190 北京市海淀区北四环西路9号8层816室-026号|||实质审查的生效IPC(主分类):G01S 19/11申请日:20150330|||公开
    IPC分类号: G01S19/11(2010.01)I 主分类号: G01S19/11
    申请人: 北京华云智联科技有限公司
    发明人: 吴巍荪
    地址: 100096北京市昌平区西三旗建材西路87号上奥世纪1号楼2单元1303室
    优先权:
    专利代理机构: 北京远大卓悦知识产权代理事务所(普通合伙)11369 代理人: 贺持缓
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510145714.6

    授权公告号:

    |||||||||

    法律状态公告日:

    2018.07.13|||2016.04.13|||2015.08.05|||2015.07.08

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的驳回|||专利申请权、专利权的转移|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种导航卫星信号发生器及实现方法,设置一包括控制器、USBHUB、导航接收机、接收天线、时钟驯服???、射频???、发射天线和基带??榈牡己轿佬切藕欧⑸?;各??榻凶刺约?;导航接收机向控制器和时钟驯服??榇湫畔?;时钟驯服??榻斜镜厥谑?,输出时间频率信号并传输至射频???;控制器根据星历信息进行信号参数配置、输出时刻配置;计算伪距信息、多普勒信息、电离层信息、对流层信息、误差信息;基带??樯芍衅敌藕?;射频??槎曰藕沤械髦?,最后将多个频点的射频信号合成为导航卫星射频信号。本发明能生成基于实时星历的导航信号,可以是正常卫星信号或伪卫星信号,能够广泛应用于通用接收机,并且能够和在轨卫星联合定位。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种导航卫星信号发生器实现方法,其包括以下步骤:
    1)设置一包括控制器、USBHUB、导航接收机、接收天线、时钟驯服???、射频???、发射天线和若干基带??榈牡己轿佬切藕欧⑸?;
    2)各个??榻凶刺约?,并将各个??榈募觳樽刺渲量刂破?,控制器读取各??樽约煨畔?;如果自检信息正常,执行步骤3);如果自检信息中发现??橐斐?,则控制器进行设备状态警告并停止运行;
    3)判断导航接收机状态是否正常,正常时导航接收机在接收星历过程完成后向控制器传输导航卫星信号发生器状态,同时向时钟驯服??榇湮榷ǖ?PPS信号和时间信息;
    4)时钟驯服??楦?PPS信号和时间信息进行本地授时操作,经过预先设定的稳定时间后输出与实际卫星系统同步的1PPS和10MHz信号,并传输至射频??樽魑鱿低车氖奔浠?;并向控制器传输时钟状态,通知控制器系统时钟可用;
    5)控制器接收到时钟驯服??榈氖敝涌捎米刺?,接收导航接收机的星历参数并转换,形成系统所需的星历信息;
    6)控制器根据星历信息进行信号参数配置,通过配置将信号发生器状态进行保存,同时将频点信息、功率信息、电文信息、伪距信息、多普勒信息、电离层信息、对流层信息、误差信息参数传输到基带??楹蜕淦的??;
    7)参数配置完成后,进行输出时刻配置:控制器根据当前信号发生器的时间判断下一个运行时刻,预先设定的运行时刻单位为秒;信号发生器设置的运行时刻为下一个秒脉冲到来的时刻;
    8)输出时刻配置完成后,进入运行等待状态,根据当前的参数和1PPS的条件判断系统是否运行,满足运行条件则进入步骤9),反之返回步骤7)重新进行输出时刻配置;
    9)控制器根据当前导航接收机位置信息和卫星原始观测量信息计算伪距信息、多普勒信息、电离层信息、对流层信息、误差信息;
    10)控制器根据基带??榈谋曛窘佬切藕挪问址⒌蕉杂Φ幕??,基带??楦莞闷档愕奈佬切藕挪问惺中藕糯?,生成卫星导航所需要的扩频码和调制信息,完成信号扩频,产生卫星导航的基带信号并调制到适合于射频??榇淼闹衅敌藕?;
    11)由射频??槎曰藕沤械髦粕媳淦?,经过上变频后变频到对应配置 参数的射频频点上,最后将多个频点的射频信号合成为导航卫星射频信号。

    2.  如权利要求1所述的一种导航卫星信号发生器实现方法,其特征在于:所述控制器内设置有时间补偿???,其补偿方法如下:
    (1)设置导航卫星信号发生器的伪距为固定常数,并确定原始伪距的真实值;
    (2)利用高速采样示波器进行实际伪距测量,得到伪距测量均值
    (3)根据伪距测量均值减去理论值得到修正误差值Δρ,在导航卫星信号发生器中,通过预设的内部参测得数表进行修正;在进行伪卫星信号生成计算伪距时,用实际的伪距值减去伪距修正值得到实际使用的伪距值。

    3.  如权利要求2所述的一种导航卫星信号发生器实现方法,其特征在于:所述步骤(2)中,所述伪距测量均值计算方法如下:
    (a)利用高速采样示波器的时延统计功能对伪卫星信号发生器输出单频点、单颗星BPSK射频信号进行时域测量;采用零值测试方法测量伪距值,同时伪卫星信号发生器输出每一个历元的卫星观测数据;
    (b)选定一个相位跳变点,伪卫星信号发生器按照测试条件进行测试,每秒1次记录时延;
    (c)求得测量模拟器的伪距零值的均值为伪距零值标准差为模拟器伪距标称值为:
    ρ^=x0+v0t+12a0t2+16jt3,]]>
    其中:x0为初始伪距,v0为初始速度,a0为初始加速度,j为加速度,t为加速时间;
    (d)对伪距变化后求其均值

    4.  如权利要求1~3任一项所述的一种导航卫星信号发生器实现方法,其特征在于:所述步骤6)中,需要配置的参数有信号发生器的频点、信号功率、电离层参数、对流层参数和误差参数;其中频点包含北斗、GPS、GLONASS和GAILILEO系统的频点。

    5.  如权利要求1~3任一项所述的一种导航卫星信号发生器实现方法,其特征在于:所述步骤8)中,满足开始运行的条件是在下一个1PPS到来之前已经完成了基带??樗璧奈佬堑己较喙夭问扑?,如果满足运行条件而且下一个1PPS已经到来,则信号发生器开始运行。

    6.  一种实现如权利要求1~5任一项所述导航卫星信号发生器实现方法的导航卫星信号发生器,其特征在于:它包括控制器、USBHUB、导航接收机、接收天 线、时钟驯服???、射频???、发射天线和若干基带???;
    所述控制器通过所述USBHUB与其他各??榻行畔⒔换?,用于对所有??榻凶刺觳夂涂刂?;
    所述导航接收机通过所述接收天线接收实际卫星信号,并将所提取的相应时刻的导航卫星星历、历书和原始观测量信息,以及接收天线所在位置经所述USBHUB传输至所述控制器;通过串口将时间信息发送给所述时钟驯服???,并向所述时钟驯服??樘峁?PPS信号;
    所述时钟驯服??橛伤隹刂破骺刂破涔ぷ?,接收的1PPS信号和串口信息并进行本地时钟控制,将生成的时间信号和频率信号作为所述射频??榈氖敝踊夹藕?;
    所述射频??橛伤隹刂破骺刂破涔ぷ?,将接收到的1PPS信号和频率信号生成各基带??樗璧母髦质敝有藕?;同时,所述射频??橛糜诮邮崭魉龌?榇渲恋闹衅敌藕?,将中频信号调制后合路输出导航卫星射频信号,经所述发射天线发射至预先设定好的服务区域;
    每个所述基带??槎加伤隹刂破骺刂乒ぷ?,在所述时钟驯服??槭涑龅?PPS信号同步情况下生成对应星号的基带信号;根据所述控制器传输的数据产生基带数字信号,将基带数字信号进行调制、DA转换成模拟中频信号后输入所述射频???。

    7.  如权利要求6所述的一种导航卫星信号发生器,其特征在于:所述时钟驯服??榘ㄆ德士刂颇?楹透呶染д?,所述频率控制??楦菟隹刂破鞔渲恋目刂浦噶?,将所述导航接收机传输至的1PPS信号和串口信息进行本地时钟控制,并与所述高稳晶振连接进行信息交互,输出时间信号;所述高稳晶振根据所述频率控制??榇渲恋难箍匦藕攀涑銎德市藕?。

    8.  如权利要求6或7所述的一种导航卫星信号发生器,其特征在于:每个所述基带??榫║SB接口芯片、DSP芯片、FPGA芯片和DAC芯片;所述USB接口芯片用于与所述控制器进行信息交互,所述DSP芯片根据所述控制器传输至的参数和指令将参数进行运算,生成电文、伪随机码、导频码,并将这些信息参数传输至所述FPGA芯片;所述FPGA芯片将接收到的信息参数进行电文调制、伪随机码调制、导频码调制,生成数字基带信号并传输至所述DAC芯片;所述DAC芯片将数字基带信号进行D/A变换,生成模拟信号并进行载波调制后输出基带信号。

    9.  如权利要求6或7所述的一种导航卫星信号发生器,其特征在于:所述射频??榘ǖ屯瞬ㄆ?、上变频器、放大器、程控衰减器、衰减控制器和频率综 合???;各所述基带??榇渲恋闹衅敌藕啪龅屯瞬ㄆ魇淙胨錾媳淦灯髂诮猩媳淦岛?,经所述放大器输入所述程控衰减器进行衰减,输出射频信号;所述衰减控制器接收所述控制器传输至的衰减控制信号,控制所述程控衰减器的衰减量;所述频率综合??橛糜诓魉龌?樗璧母髦质敝有藕?,同时所述频率综合??橄蛩錾媳淦灯魇淙氩慰际敝踊夹藕?。

    10.  如权利要求6或7所述的一种导航卫星信号发生器,其特征在于:所述控制器内设置有一时间补偿???。

    说明书

    说明书一种导航卫星信号发生器及实现方法
    技术领域
    本发明涉及一种位置服务、卫星导航和物联网应用领域,特别是关于一种基于USB3.0总线结构的导航卫星信号发生器及实现方法。
    背景技术
    导航卫星信号生成是为基于位置服务、卫星导航和物联网应用终端提供高可靠性、高精度、可重复应用的测试信号和测试手段。目前多数卫星导航信号生成的采用基于星历文件的理论推算实现,缺少与实际卫星时间同步的手段。同时目前卫星导航信号生成设备所采用的总线多数为以太网连接,因此对设备的实时性和稳定性造成一定影响。
    USB 3.0是最新的USB规范,USB 3.0在保持与USB 2.0的兼容性的同时,极大提高了传输带宽,高达5Gbps全双工,能够使主机更快地识别器件,新的协议使得数据处理的效率更高,可以实现更好的电源管理,能够为设备提供更多的功率,从而实现USB多种不同应用。这些特点与以太网相比更加适合于导航卫星信号生成器的实际需求。
    发明内容
    针对上述问题,本发明的目的是提供一种导航卫星信号发生器及实现方法,其可以生成基于实时星历的导航信号,可以是正常卫星信号,也可以是用于系统性能增强的伪卫星信号。
    为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:1、一种导航卫星信号发生器实现方法,其包括以下步骤:1)设置一包括控制器、USBHUB、导航接收机、接收天线、时钟驯服???、射频???、发射天线和若干基带??榈牡己轿佬切藕欧⑸?;2)各个??榻凶刺约?,并将各个??榈募觳樽刺渲量刂破?,控制器读取各??樽约煨畔?;如果自检信息正常,执行步骤3);如果自检信息中发现??橐斐?,则控制器进行设备状态警告并停止运行;3)判断导航接收机状态是否正常,正常时导航接收机在接收星历过程完成后向控制器传输导航卫星信号发生器状态,同时向时钟驯服??榇湮榷ǖ?PPS信号和时间信息;4)时钟驯服??楦?PPS信号和时间信息进行本地授时操作,经过预先设定的稳定时间后输出与实际卫星系统同步的1PPS和10MHz信号,并传输至射频??樽魑鱿低车氖奔浠?;并向控制器传输时钟状态,通知控制器系统时钟可用;5)控制器接收到时钟驯服??榈氖敝涌捎米刺?,接收导航接收机的星历参数并转换,形成系统所需 的星历信息;6)控制器根据星历信息进行信号参数配置,通过配置将信号发生器状态进行保存,同时将频点信息、功率信息、电文信息、伪距信息、多普勒信息、电离层信息、对流层信息、误差信息参数传输到基带??楹蜕淦的??;7)参数配置完成后,进行输出时刻配置:控制器根据当前信号发生器的时间判断下一个运行时刻,预先设定的运行时刻单位为秒;信号发生器设置的运行时刻为下一个秒脉冲到来的时刻;8)输出时刻配置完成后,进入运行等待状态,根据当前的参数和1PPS的条件判断系统是否运行,满足运行条件则进入步骤9),反之返回步骤7)重新进行输出时刻配置;9)控制器根据当前导航接收机位置信息和卫星原始观测量信息计算伪距信息、多普勒信息、电离层信息、对流层信息、误差信息;10)控制器根据基带??榈谋曛窘佬切藕挪问址⒌蕉杂Φ幕??,基带??楦莞闷档愕奈佬切藕挪问惺中藕糯?,生成卫星导航所需要的扩频码和调制信息,完成信号扩频,产生卫星导航的基带信号并调制到适合于射频??榇淼闹衅敌藕?;11)由射频??槎曰藕沤械髦粕媳淦?,经过上变频后变频到对应配置参数的射频频点上,最后将多个频点的射频信号合成为导航卫星射频信号。
    所述控制器内设置有时间补偿???,其补偿方法如下:(1)设置导航卫星信号发生器的伪距为固定常数,并确定原始伪距的真实值;(2)利用高速采样示波器进行实际伪距测量,得到伪距测量均值(3)根据伪距测量均值减去理论值得到修正误差值Δρ,在导航卫星信号发生器中,通过预设的内部参测得数表进行修正;在进行伪卫星信号生成计算伪距时,用实际的伪距值减去伪距修正值得到实际使用的伪距值。
    所述步骤(2)中,所述伪距测量均值计算方法如下:(a)利用高速采样示波器的时延统计功能对伪卫星信号发生器输出单频点、单颗星BPSK射频信号进行时域测量;采用零值测试方法测量伪距值,同时伪卫星信号发生器输出每一个历元的卫星观测数据;(b)选定一个相位跳变点,伪卫星信号发生器按照测试条件进行测试,每秒1次记录时延;(c)求得测量模拟器的伪距零值的均值为伪距零值标准差为模拟器伪距标称值为:
    ρ^=x0+v0t+12a0t2+16jt3,]]>
    其中:x0为初始伪距,v0为初始速度,a0为初始加速度,j为加速度,t为加速时间;(d)对伪距变化后求其均值
    所述步骤6)中,需要配置的参数有信号发生器的频点、信号功率、电离层参 数、对流层参数和误差参数;其中频点包含北斗、GPS、GLONASS和GAILILEO系统的频点。
    所述步骤8)中,满足开始运行的条件是在下一个1PPS到来之前已经完成了基带??樗璧奈佬堑己较喙夭问扑?,如果满足运行条件而且下一个1PPS已经到来,则信号发生器开始运行。
    一种实现上述导航卫星信号发生器实现方法的导航卫星信号发生器,其特征在于:它包括控制器、USBHUB、导航接收机、接收天线、时钟驯服???、射频???、发射天线和若干基带???;所述控制器通过所述USBHUB与其他各??榻行畔⒔换?,用于对所有??榻凶刺觳夂涂刂?;所述导航接收机通过所述接收天线接收实际卫星信号,并将所提取的相应时刻的导航卫星星历、历书和原始观测量信息,以及接收天线所在位置经所述USBHUB传输至所述控制器;通过串口将时间信息发送给所述时钟驯服???,并向所述时钟驯服??樘峁?PPS信号;所述时钟驯服??橛伤隹刂破骺刂破涔ぷ?,接收的1PPS信号和串口信息并进行本地时钟控制,将生成的时间信号和频率信号作为所述射频??榈氖敝踊夹藕?;所述射频??橛伤隹刂破骺刂破涔ぷ?,将接收到的1PPS信号和频率信号生成各基带??樗璧母髦质敝有藕?;同时,所述射频??橛糜诮邮崭魉龌?榇渲恋闹衅敌藕?,将中频信号调制后合路输出导航卫星射频信号,经所述发射天线发射至预先设定好的服务区域;每个所述基带??槎加伤隹刂破骺刂乒ぷ?,在所述时钟驯服??槭涑龅?PPS信号同步情况下生成对应星号的基带信号;根据所述控制器传输的数据产生基带数字信号,将基带数字信号进行调制、DA转换成模拟中频信号后输入所述射频???。
    所述时钟驯服??榘ㄆ德士刂颇?楹透呶染д?,所述频率控制??楦菟隹刂破鞔渲恋目刂浦噶?,将所述导航接收机传输至的1PPS信号和串口信息进行本地时钟控制,并与所述高稳晶振连接进行信息交互,输出时间信号;所述高稳晶振根据所述频率控制??榇渲恋难箍匦藕攀涑銎德市藕?。
    每个所述基带??榫║SB接口芯片、DSP芯片、FPGA芯片和DAC芯片;所述USB接口芯片用于与所述控制器进行信息交互,所述DSP芯片根据所述控制器传输至的参数和指令将参数进行运算,生成电文、伪随机码、导频码,并将这些信息参数传输至所述FPGA芯片;所述FPGA芯片将接收到的信息参数进行电文调制、伪随机码调制、导频码调制,生成数字基带信号并传输至所述DAC芯片;所述DAC芯片将数字基带信号进行D/A变换,生成模拟信号并进行载波调制后输出基带信号。
    所述射频??榘ǖ屯瞬ㄆ?、上变频器、放大器、程控衰减器、衰减控制器和频率综合???;各所述基带??榇渲恋闹衅敌藕啪龅屯瞬ㄆ魇淙胨錾媳淦灯髂诮猩媳淦岛?,经所述放大器输入所述程控衰减器进行衰减,输出射频信号;所述衰减控制器接收所述控制器传输至的衰减控制信号,控制所述程控衰减器的衰减量;所述频率综合??橛糜诓魉龌?樗璧母髦质敝有藕?,同时所述频率综合??橄蛩錾媳淦灯魇淙氩慰际敝踊夹藕?。
    所述控制器内设置有一时间补偿???。
    本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:1、本发明采用的导航卫星信号发生器可以实现伪卫星系统的组网,通过架设多台导航卫星信号发生器可以在卫星信号遮挡区域实现卫星信号的覆盖,而且能够利用通用接收机实现高精度定位。2、本发明采用的导航卫星信号发生器可以应用于在暗室内使用同步于导航系统的导航信号,由于暗室内导航信号检测时屏蔽了外部导航信号,因此这种导航卫星信号发生器对导航设备的检测更加充分。3、对于一些室外有遮挡,但是也能够收到1到3颗卫星的情况,本发明可以补充导航信号,实现导航信号的大范围覆盖,使得接收机能够接收到大于4颗卫星信号,进行定位解算。因为本发明能够广泛应用于通用接收机,并且能够和在轨卫星联合定位。
    附图说明
    图1是本发明的导航卫星信号发生器结构示意图;
    图2是本发明的时钟驯服??榻峁故疽馔?;
    图3是本发明的基带??榻峁故疽馔?;
    图4是本发明的射频??榻峁故疽馔?;
    图5是本发明的导航卫星信号发生器实现方法流程示意图。
    具体实施方式
    下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
    如图1所示,本发明提供一种基于USB3.0总线结构的导航卫星信号发生器,其包括控制器、USBHUB、导航接收机、接收天线、时钟驯服???、射频???、发射天线和若干基带???。其中:
    控制器通过USBHUB与其他各??榻行畔⒔换?,用于对所有??榻凶刺觳夂涂刂?;控制器从导航接收机提取星历参数,并根据实际位置信息动态生成导航卫星或者伪卫星的星历参数,生成基带??楹蜕淦的?樗璧奈本嘈畔?、多普勒信息、电离层信息、对流层信息、误差信息和频点信息。
    USBHUB采用标准设备,符合USB3.0设备规范。
    导航接收机通过接收天线接收实际卫星信号,并将所提取的相应时刻的导航卫星星历、历书和原始观测量信息,以及接收天线所在位置经USBHUB传输至控制器;通过串口将时间信息发送给时钟驯服???,并向时钟驯服??樘峁?PPS(秒脉冲)信号。
    时钟驯服??橛煽刂破骺刂破涔ぷ?,接收导航接收机的1PPS信号和串口信息并进行本地时钟控制,具备守时功能,并将生成的高精度高稳定度的时间信号和频率信号,作为射频??榈氖敝踊夹藕?;其中时间信号是GPS/TC时间及1PPS(秒脉冲),频率信号为10MHz时钟信号。
    射频??橛煽刂破骺刂破涔ぷ?,将接收到的1PPS信号和10MHz时钟信号生成各基带??樗璧母髦质敝有藕?;同时,射频??橛糜诮邮崭骰?榇渲恋闹衅敌藕?,并将中频信号调制成射频信号,进行滤波后合路输出导航卫星射频信号,经发射天线发射至预先设定好的服务区域。
    每个基带??槎加煽刂破骺刂乒ぷ?,并在时钟驯服??槭涑龅?PPS信号同步情况下生成对应星号的基带信号;根据控制器传输的数据计算出数字信号处理算法所需要的参数,生成扩频码,完成信号扩频,产生基带数字信号;将基带数字信号调制到数字中频,使用DAC将数字中频转换成模拟中频信号后输入射频???。
    上述实施例中,如图2所示,时钟驯服??榘ㄆ德士刂颇?楹透呶染д?,频率控制??楦菘刂破鞔渲恋目刂浦噶?,将导航接收机传输至的1PPS信号和串口信息进行本地时钟控制,并与高稳晶振连接进行信息交互,输出时间信号。高稳晶振根据频率控制??榇渲恋难箍匦藕攀涑銎德市藕?。
    由于导航接收机产生的1PPS具有长稳特性好,短稳特性差的特点。短稳特性是指每个1PPS的误差较大,最大可达到100ns;长稳特性是指累积误差很小,比如一小时内的累积误差小于100ns。而本发明采用的高稳晶振具有长稳特性差,短稳特性好的特点。本发明的频率控制??橄壤?PPS的长稳特性,用高稳晶振产生的频率信号对1PPS进行较长时间的计数,通过平均来获得控制高稳晶振的压控端的电压值,并通过锁相环来实时调整该控制电压,以消除晶振的长期误差,产生精准的10MHz时钟,并用产生的10MHz时钟重新产生精准的1PPS。
    其中,由于本发明是采用1PPS和10MHz时钟来产生信号的发射时刻的,同时10MHz时钟是整个信号发生器的基准频率,对信号的质量及多普勒的产生的影响都是至关重要的,所以对其准确性要求较高。因此,本发明对时钟短稳要求是2.0E-12/s,长稳要求是1.0E-10/h。对1PPS的要求是误差小于10ns(1σ)。
    上述各实施例中,如图3所示,每个基带??榫║SB接口芯片、DSP芯片、 FPGA芯片和DAC芯片。USB接口芯片用于与控制器进行信息交互,DSP芯片根据控制器传输至的参数和指令将参数进行运算,生成电文、伪随机码、导频码,并将这些信息参数传输至FPGA芯片。FPGA芯片将接收到的信息参数进行电文调制、伪随机码调制、导频码调制,FPGA芯片与内部时钟同步工作,生成数字基带信号并传输至DAC芯片。DAC芯片将数字基带信号进行D/A变换,生成模拟信号并进行载波调制后输出基带信号。
    上述各实施例中,如图4所示,射频??榘ǖ屯瞬ㄆ?、上变频器、放大器、程控衰减器、衰减控制器和频率综合???。各基带??榇渲恋闹衅敌藕啪屯瞬ㄆ魇淙肷媳淦灯髂诮猩媳淦?;上变频后的信号经放大器后输入程控衰减器进行衰减,输出射频信号。衰减控制器接收控制器传输至的衰减控制信号,控制程控衰减器的衰减量。频率综合??橛糜诓骰?樗璧母髦质敝有藕?,用于基带??槟贒AC输出和系统同步;同时频率综合??橄蛏媳淦灯魇淙氩慰际敝踊夹藕?,上变频器根据该参考时钟基准信号生成上变频所需的本振信号。
    上述各实施例中,控制器内还设置有一时间补偿???,用于对FPGA芯片、DAC芯片和射频??樵斐傻难邮苯胁钩?,以避免延时对整个信号发生器输出的导航信号精度的影响。
    如图5所示,本发明还提供一种基于USB3.0总线结构的导航卫星信号发生器实现方法,其包括以下步骤:
    1)各个??榻凶刺约?,并将各个??榈募觳樽刺渲量刂破?,控制器读取各??樽约煨畔?。如果自检信息正常,执行步骤2);如果自检信息中发现??橐斐?,则控制器进行设备状态警告并停止运行。
    2)判断导航接收机状态是否正常,正常时导航接收机在接收星历过程完成后向控制器传输导航卫星信号发生器状态,同时向时钟驯服??榇湮榷ǖ?PPS信号和时间信息;
    由于本发明需要导航接收机分别接收不同卫星导航系统的星历参数,默认最少支持单个系统的星历。常规情况下导航接收机接收GPS系统的L1频点、北斗系统的B1频点、GLONASS系统的L1频点和GAILILEO系统的E1频点信号,并根据系统特点收集当前系统可见星的星历。通常情况下导航接收机接收10~20分钟时间后可以完成完整星历的接收。
    3)时钟驯服??楦?PPS信号和时间信息进行本地授时操作,经过预先设定的稳定时间后输出与实际卫星系统同步的1PPS和10MHz信号,并传输至射频??樽魑鱿低车氖奔浠?;并向控制器传输时钟状态,通知控制器系统时钟可 用。
    4)控制器接收到时钟驯服??榈氖敝涌捎米刺?,接收导航接收机的星历参数并转换,形成系统所需的星历信息。
    5)控制器根据星历信息进行信号参数配置,通过配置将信号发生器状态进行保存,同时将频点信息、功率信息、电文信息、伪距信息、多普勒信息、电离层信息、对流层信息、误差信息传输到基带??楹蜕淦的??,使基带??楹蜕淦的?楦萆鲜霾问凶缓笊柚闷淠诓客ǖ雷刺?;需要配置的参数有信号发生器的频点(可包含北斗、GPS、GLONASS和GAILILEO系统的频点)、信号功率、电离层参数、对流层参数和误差参数等信息。
    6)参数配置完成后,进行输出时刻配置:控制器根据当前信号发生器的时间判断下一个运行时刻,预先设定的运行时刻单位为秒;信号发生器设置的运行时刻为下一个秒脉冲到来的时刻。
    7)输出时刻配置完成后,进入运行等待状态,根据当前的参数和1PPS的条件判断系统是否运行,满足运行条件则进入步骤8),反之返回步骤6)重新进行输出时刻配置。
    满足开始运行的条件是在下一个1PPS到来之前已经完成了基带??樗璧奈佬堑己较喙夭问扑?,如果满足运行条件而且下一个1PPS已经到来,则信号发生器开始运行。
    8)控制器根据当前导航接收机位置信息和卫星原始观测量信息计算伪距信息、多普勒信息、电离层信息、对流层信息、误差信息;
    在本发明中,上述信息的计算周期可以配置,因为USB系统总线的传输速度满足系统要求,所以系统可以配置的最小时间单位为1ms,最大不超过20ms,本发明优选系统设置的参数计算周期为5ms。
    9)控制器根据基带??榈谋曛窘佬切藕挪问址⒌蕉杂Φ幕??,基带??楦莞闷档愕奈佬切藕挪问惺中藕糯?,生成卫星导航所需要的扩频码和调制信息,完成信号扩频,产生卫星导航的基带信号并调制到适合于射频??榇淼闹衅敌藕?;
    10)基带??橥瓿苫藕派珊?,由射频??槎曰藕沤械髦粕媳淦?,经过上变频后变频到对应配置参数的射频频点上,最后将多个频点的射频信号合成为一个信号,即导航卫星射频信号。
    上述各步骤中,为了提高信号发生器输出的导航信号精度,控制器内设置的时间补偿??榻醒邮辈钩?,具体补偿方法如下:
    (1)设置导航卫星信号发生器的伪距为固定常数,并确定原始伪距的真实值;
    (2)利用高速采样示波器进行实际伪距测量,得到伪距测量均值具体过程如下:
    (a)利用高速采样示波器的时延统计功能对伪卫星信号发生器输出单频点、单颗星BPSK射频信号进行时域测量。采用零值测试方法测量伪距值,同时伪卫星信号发生器输出每一个历元的卫星观测数据(包括伪距、伪距速度、伪距加速度、伪距加加速度);
    测试中需要针对伪距固定场景进行测量,并需要产生伪距特殊场景。信号需要关闭星历误差、星钟误差、电离层延迟、对流层延迟、多径等各距离误差项,选定待测星座待测频点中一颗卫星的BPSK射频信号输出,其他通道关闭。
    (b)选定一个相位跳变点(巴克码翻转点后的第一个码翻转点),伪卫星信号发生器按照测试条件进行测试,每秒1次记录时延。
    (c)求得测量模拟器的伪距零值的均值为伪距零值标准差为模拟器伪距标称值为:
    ρ^=x0+v0t+12a0t2+16jt3,]]>
    其中:x0为初始伪距,v0为初始速度,a0为初始加速度,j为加速度,t为加速时间;
    (d)对伪距变化后求其均值
    (3)对伪距误差进行修正:
    根据伪距测量均值减去理论值得到修正误差值Δρ,在导航卫星信号发生器中,通过预设的内部参数表进行修正;在进行伪卫星信号生成计算伪距时,用实际的伪距值减去伪距修正值得到实际使用的伪距值。
    上述各实施例仅用于说明本发明,各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的,在本发明技术方案的基础上,凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换,均不应排除在本发明的?;し段е?。

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    一种 导航 卫星 信号发生器 实现 方法
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