专利名称：一种同频多系统卫星导航信号生成系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及卫星导航技术领域，特别是涉及一种同频多系统卫星导航信号生成系 统。
背景技术：
在本世纪前20年，将建成多个全球导航卫星系统(GNSS)，包括美国的GPS导航卫 星系统、俄罗斯的GL0NASS导航卫星系统、欧洲的GALILEO导航卫星系统和中国的COMPASS 导航卫星系统。根据目前各大系统发布的最新信息，四大导航系统情况如表1所示。利用 多个系统进行组合，为各类用户提供更高精度的全球导航定位服务成为导航领域新的发展 趋势，同时，随着各种多模用户终端的测试需求陆续提出，研究多系统卫星导航信号的生成 方法，建设多系统卫星导航信号生成系统也迫在眉睫。表1 GNSS四大系统情况比较
权利要求
1.一种同频多系统卫星导航信号生成系统，所述同频多系统是指频率相近的COMPASS 导航系统、GPS导航系统、GALILEO导航系统和GL0NASS导航系统，其特征在于包括多系 统主控模块、多系统信号处理模块、COMPASS中频信号生成模块、GPS中频信号生成模块、 GALILEO中频信号生成模块、GL0NASS中频信号生成模块、DAC模块、上变频模块和时钟频率 模块；时钟频率模块为COMPASS中频信号生成模块、GPS中频信号生成模块、GALILEO中频信 号生成模块、GL0NASS中频信号生成模块和上变频模块提供时钟，确保COMPASS中频信号生 成模块、GPS中频信号生成模块、GALILEO中频信号生成模块和GL0NASS中频信号生成模块 时间同步；多系统主控模块将COMPASS导航系统、GPS导航系统、GALILEO导航系统和GL0NASS导 航系统分别对应的用户输入的控制指令和仿真得到的观测数据、导航电文发送给多系统信 号处理模块，并对系统运行状态进行查询；所述观测数据包括时间信息、卫星编号、伪距、速 度、加速度、加加速度、功率和载波相位，所述系统运行状态是指多系统信号处理模块的状 态信息和各个中频信号生成模块的状态信息；多系统信号处理模块接收多系统主控模块发送的观测数据、导航电文和控制指令，对 各系统的观测数据和导航电文均进行缓存和预处理，对控制信息进行解析后向COMPASS中 频信号生成模块、GPS中频信号生成模块、GALILEO中频信号生成模块和GL0NASS中频信号 生成模块发送控制指令；所述对观测数据预处理是指将观测数据中的伪距、速度、加速度和 加加速度转换成时间单位，所述对导航电文预处理是指将不同比特速率的导航电文扩展后 统一为相同比特速率的导航电文；当有信号生成模块中的定时中断信号发送给多系统信号处理模块时，多系统信号处理 模块从缓存区读取预处理后的观测数据和导航电文并且查询各个中频信号生成模块的状 态信息，将各个中频信号生成模块的状态信息以及多系统信号处理模块的状态信息发送给 多系统主控模块，所述状态信息是指运行是否正常；根据所述预处理后的观测数据计算码 环参数和载波环参数，并向相应的中频信号生成模块发送码环参数、载波环参数、导航电文 和预处理后的观测数据中的功率数据，同时将预置在多系统信号处理模块中的码表、二级 码表、载波表和副载波表发送给相应的中频信号生成模块；COMPASS中频信号生成模块根据多系统信号处理模块发送的码环参数和载波环参数计 算得到码表、二级码表、载波表和副载波表的相位，根据该相位在码表、二级码表、载波表和 副载波表中查表得到载波、副载波、码和二级码，将得到的载波、副载波、码和二级码进行调 制、滤波、合路之后得到的COMPASS中频数字信号输出给DAC模块；GPS中频信号生成模块、GALILEO中频信号生成模块和GL0NASS中频信号生成模块与 COMPASS中频信号生成模块同构，分别将生成的GPS中频数字信号、GALILEO中频数字信号 和GL0NASS中频数字信号发送给DAC模块；DAC模块将接收到的四种中频数字信号分别转 换为中频模拟信号，并发送给上变频模块；上变频模块将接收到的四种中频模拟信号分别上变频为射频信号并合路输出。
2.根据权利要求1所述的一种同频多系统卫星导航信号生成系统，其特征在于在所 述将观测数据中的伪距、速度、加速度和加加速度转换成时间单位是指将伪距、速度、加速 度和加加速度分别除以光速。
3.根据权利要求1所述的一种同频多系统卫星导航信号生成系统，其特征在于在所 述计算码环参数通过如下公式进行W2m。 ζΤζW:、(K、其中，kQ、V k2 和 k3 为码环参数，KQ、K1, K2 和 2 6，k2=2c^x(K2+K3)x2M' L - 2C'+C2 χΚ3 χ 2Μ j νa T, b1(3为中间变量，且~，K「_7, K2=^-J, ARtl是伪距初值，V为CCJ sLJ SJ .、速度，a为加速度，b为加加速度，c为光速，fs为时钟频率模块提供的采样频率，C1和f Av- f λf ^a- f λC2为截断位数，且有C1 =Iog2 ―爿丄C9 =Iog7Δν为速度分辨率，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为码环的三阶累加器的位宽，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是码钟频率，Δ V、Δ a、Ab,vfflax,afflax和fm是所述同频多系统卫星导 航信号生成系统的预设值。
4.根据权利要求1所述的一种同频多系统卫星导航信号生成系统，其特征在于在所 述计算载波环参数通过如下公式进行K : K0 >< 2M。 ζ Kk -2C| χ(^1 + ^ +其中，k。、kl、1 和 k3 为载波环参数，K。、K1,1 2 6 ，k2 - 2iViC'2 χ (K2+ K3)χ T1i4' L =Ic^c' χ Κ-χ 2〕οK2和K3为中间变量，且人“。=, K1 = ^r , K2 -^ , K3 二 ； R0是伪距初值，‘ CCfsCfsCJsV为速度，a为加速度，b为加加速度，c为光速，fs为时钟频率模块提供的采样频率，C1(Av . f( Aa ■ f, Λ和C2为截断位数，且有C11 =Iog2C2 =, Δν为速度分辨率，Aa是加速度分辨率，Ab是加加速度分辨率，Mp M1和M2为码环的三阶累加器的位宽，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是载波频率，Δν、Aa、Ab、Vmax、iima!^nfm是所述同频多系统卫星导航 信号生成系统的预设值。
5.根据权利要求1所述的一种同频多系统卫星导航信号生成系统，其特征在于所述 将得到的载波、副载波、码和二级码进行调制通过如下方式进行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)为卫星信号到接收机天线口面的信号传输延迟，釣 ,为同相载波分量的初始相位，《V为正交载波分量的初始相位，K、Ci (t)、Di (t)、d, (t)、SCi⑴分别为卫星导航信号的同相分量的功率、伪码、电文、二级码、副载放，\、(；(0、0(1(0、(1(1(0、％(1(0为卫星导航信号正交分量的功率、伪码、电文二级码、副载波； 对应的各类调制方式，各分量取值如下 BPSK调制方式Q1 = I ；d^t) =1 ；Sci (t) =I5Q2 = O ;dq(t) =1 ；scq(t) = 1 ； QPSK调制方式Q1 = I ；d^t) =1 ；Sci (t) =l;a2 = l ;dq(t) =1 ；scq(t) = 1 ； BOC(Ll)调试方式；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)调试方式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)调制方式
全文摘要
本发明提供一种同频多系统卫星导航信号生成系统，本同频多系统卫星导航信号生成系统主要包括多系统主控模块、多系统信号处理模块、同构的4个中频信号生成模块、上变频模块和时间频率模块。本方法主要包括根据不同系统的射频载波的参数，包括初始伪距、速度、加速度、和加加速度、功率等信息，进行直接频率合成并采用通用的信号调制方法生成中频数字信号进行D/A转换后进行上变频得到射频的多系统卫星导航信号，不仅实现了同频多系统高动态高精度导航射频信号的生成，还可以通过参数修改适应现有BPSK、QPSK、BOC、MBOC、AltBOC等调制方式、能够适应各种伪随机码的导航信号生成需求，适用范围广泛。
文档编号G01S19/23GK102147473SQ20101061163
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者刘宏轩, 孙昊婧, 孟斌, 张爽娜, 徐振兴, 毕亮, 王宏伟, 王晔, 王玲, 郭玉婷, 陈潇 申请人:航天恒星科技有限公司