一种用于GNSS信号模拟器时延校准的系统及方法技术方案

技术编号:13404386 阅读:84 留言:0更新日期:2016-07-25 01:56
本发明专利技术公开一种用于GNSS信号硬件模拟器时延校准的系统及方法,该系统包括隔离放大器,将外部时钟信号分为第一时钟信号和第二时钟信号;卫星导航信号模拟器,将第一时钟信号作为工作时钟,在接收机为静止状态和模拟器伪距随时间变化的正常仿真场景下输出射频导航信号和秒脉冲信号;数据采集模块,将第二时钟信号作为采样时钟,用于采集射频导航信号和秒脉冲信号;信号处理模块,基于采集到的射频导航信号和秒脉冲信号,计算得到所述射频导航信号所对应的伪距和所述秒脉冲信号上升沿处仿真历元时刻模拟器记录的伪距,得到卫星导航信号模拟器的自身时延。本发明专利技术所述技术方案,不需设置零伪距或固定伪距的特殊场景,在模拟器正常仿真场景信号输出的情况下,即可对模拟器时延进行校准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种时延校准方法。更具体地,涉及一种用于GNSS信号模拟器时延校准的系统及方法
技术介绍
全球卫星导航系统(GNSS,GlobalNavigationSatelliteSystem)是利用导航卫星所建立的全天候无线电导航系统,其在测绘遥感、授时及导航定位等领域得到了广泛的应用。GNSS信号模拟器(以下简称模拟器)是一种高精度的标准信号源,可以模拟生成实际环境中导航卫星发射并经空间传播到达导航接收机的导航信号,为接收机提供信号仿真场景,是接收机研发设计中的关键测试设备。通过模拟不同的信号仿真场景,模拟器可以对接收机的不同性能指标进行测试和验证。作为测试接收机的标准信号源,模拟器自身参数指标的校准十分重要。模拟器时延是模拟器最重要的参数之一。对模拟器时延的校准,目前已有的方法是基于模拟器输出伪距为零的特殊信号仿真场景,然后通过高速示波器人眼观察或信号采集并后处理来判断模拟器的秒脉冲上升沿和信号伪码初始码相位之间的时延差,再扣除线缆及接头的时延影响后,即可得到模拟器时延的校准值。但在接收机各项指标测试尤其是接收机时延的测试校准中,模拟器输出的并非伪距为零的特殊信号仿真场景,而是输出伪距随时间变化的正常信号仿真场景,这两种场景下模拟器时延的一致性无法保证;此外,通过高速示波器观察判断秒脉冲上升沿和伪码初始码相位之间时延的方法还会引入主观读数误差,不能保证校准操作的规范性。因此,需要提供一种用于GNSS信号模拟器时延校准的系统及方法,不需设置零伪距的特殊场景,保证了模拟器时延校准与接收机指标测试所用信号仿真场景的一致性,并且能够使校准分辨力达到1ns以内,该分辨力主要受限于采集存储设备的采样率及其数据存储能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种于卫星导航信号硬件模拟器时延校准的系统及方法,解决目前在进行校准时需要设置零伪距特殊场景存在的问题,在模拟器正常仿真输出的情况下,既可对模拟器时延进行校准,并且能够使校准分辨力达到1ns以内。为达到上述目的,本专利技术采用下述技术方案:一种用于GNSS信号模拟器时延校准的系统,该系统包括卫星导航信号模拟器和数据采集模块,所述该系统进一步包括隔离放大器、信号处理模块;所述隔离放大器,将外部时钟信号分为第一时钟信号和第二时钟信号;所述卫星导航信号模拟器,将来自隔离放大器的第一时钟信号作为工作时钟,在接收机为静止状态和卫星导航信号模拟器伪距随时间变化的正常信号仿真场景下输出射频导航信号和秒脉冲信号;所述数据采集模块,将来自隔离放大器的第二时钟信号作为采样时钟,用于采集来自卫星导航信号模拟器的射频导航信号和秒脉冲信号;所述信号处理模块,基于采集到的射频导航信号和秒脉冲信号,计算得到所述射频导航信号所对应的伪距和所述秒脉冲信号上升沿处仿真历元时刻模拟器记录的伪距,得到卫星导航信号模拟器的自身时延。优选的,所述信号处理模块包括秒脉冲信号上升沿位置确定单元和导航信号捕获跟踪单元;所述秒脉冲信号上升沿位置确定单元用于确定秒脉冲信号上升沿所对应的采样点;所述导航信号捕获跟踪单元用于确定所述射频导航信号的载波频率及初始码相位信息并根据该信息展开对信号的跟踪。优选的,所述信号处理模块进一步包括周计数和周内秒确定单元和跟踪环路解算单元;所述周计数和周内秒确定单元,用于获取秒脉冲信号上升沿处射频导航信号的周计数和周内秒,进而得到该仿真历元时刻模拟器记录的伪距;所述跟踪环路解算单元,将秒脉冲信号作为接收机时钟并计算出秒脉冲信号上升沿处所述射频导航信号的伪距,基于所述伪距减去所述秒脉冲信号上升沿处仿真历元时刻模拟器记录的伪距,再除以光速,即得到未经线缆及接头时延修正的模拟器时延值。优选的,所述数据采集模块分别通过第一线缆和第二线缆采集所述射频导航信号和秒脉冲信号;所述信号处理模块进一步根据据所述未经线缆及接头时延修正的模拟器时延值减去所述第一线缆的时延值和第二线缆的时延值,得到卫星导航信号模拟器的时延值。优选的,所述该系统进一步包括矢量信号源,用于接收来自隔离放大器的第二时钟信号作为工作时钟,输出不低于1GHz的频率信号并输送至数据采集模块。优选的,所述该系统进一步包括原子钟,用于提供外部时钟信号。优选的,所述数据采集模块需分别采集不少于40s的所述卫星导航信号模拟器输出的射频导航信号和秒脉冲信号。一种用于GNSS信号模拟器时延校准的方法,所述该方法包括将同一外部时钟信号分别提供给卫星导航信号模拟器和数据采集模块;卫星导航信号模拟器将所述外部时钟信号作为工作时钟,在接收机为静止状态和卫星导航信号模拟器伪距随时间变化的正常信号仿真场景下输出射频导航信号和秒脉冲信号;数据采集模块将所述外部时钟信号作为采样时钟,用于同时采集卫星导航信号模拟器输出的射频导航信号和秒脉冲信号;基于采集到的射频导航信号和秒脉冲信号,确定秒脉冲信号上升沿对应的采样点和确定射频导航信号的载波频率及初始码相位信息并根据该信息展开对信号的跟踪;计算得到所述秒脉冲信号上升沿处所述射频导航信号的伪距和仿真历元时刻,进而得到该仿真历元时刻模拟器记录的伪距,得到卫星导航信号模拟器的自身时延。优选的,所述该方法进一步包括周计数和周内秒确定算法,用于获取秒脉冲信号上升沿处的周计数和周内秒,进而得到该仿真历元时刻模拟器记录的伪距;跟踪环路算法,将秒脉冲信号作为接收机时钟并计算出秒脉冲信号上升沿处所述射频导航信号的伪距,基于所述伪距减去秒脉冲信号上升沿处仿真历元时刻模拟器记录的伪距,再除以光速,即得到未经线缆及接头时延修正的模拟器时延值。优选的,所述该方法进一步包括数据采集模块分别通过第一线缆和第二线缆采集所述射频导航信号和秒脉冲信号;根据所述未经线缆及接头时延修正的模拟器时延值减去所述第一线缆的时延值和第二线缆的时延值,得到卫星导航信号模拟器的时延值。本专利技术的有益效果如下:本专利技术所述技术方案优点在于:本专利技术在校准时不需要设置零伪距的特殊场景,在模拟器正常仿真输出的情况下,将模拟器输出的射频导航信号和基准秒脉冲信号通过双通道高速采集存储设备进行采集,采集的卫星导航信号,通过捕获及跟踪算法,在跟踪环路进入锁定后,以采集到的秒脉冲上升沿作为环路的伪距输出历元时刻,记录并保存环路解算出的伪距,将环路解算出的伪距与模拟器数学仿真系统计算的伪距本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于GNSS信号模拟器时延校准的系统,该系统包括卫星导航信号模拟器和数据采集模块,其特征在于,所述该系统进一步包括隔离放大器、信号处理模块;所述隔离放大器,将外部时钟信号分为第一时钟信号和第二时钟信号;所述卫星导航信号模拟器,将来自隔离放大器的第一时钟信号作为工作时钟,在接收机为静止状态和卫星导航信号模拟器伪距随时间变化的正常信号仿真场景下输出射频导航信号和秒脉冲信号;所述数据采集模块,将来自隔离放大器的第二时钟信号作为采样时钟,用于采集来自卫星导航信号模拟器的射频导航信号和秒脉冲信号;所述信号处理模块,基于采集到的射频导航信号和秒脉冲信号,计算得到所述射频导航信号所对应的伪距和所述秒脉冲信号上升沿处仿真历元时刻模拟器记录的伪距,得到卫星导航信号模拟器的自身时延。

【技术特征摘要】
1.一种用于GNSS信号模拟器时延校准的系统,该系统包括卫星导航信
号模拟器和数据采集模块,其特征在于,所述该系统进一步包括隔离放大器、
信号处理模块;
所述隔离放大器,将外部时钟信号分为第一时钟信号和第二时钟信号;
所述卫星导航信号模拟器,将来自隔离放大器的第一时钟信号作为工作
时钟,在接收机为静止状态和卫星导航信号模拟器伪距随时间变化的正常信
号仿真场景下输出射频导航信号和秒脉冲信号;
所述数据采集模块,将来自隔离放大器的第二时钟信号作为采样时钟,
用于采集来自卫星导航信号模拟器的射频导航信号和秒脉冲信号;
所述信号处理模块,基于采集到的射频导航信号和秒脉冲信号,计算得
到所述射频导航信号所对应的伪距和所述秒脉冲信号上升沿处仿真历元时刻
模拟器记录的伪距,得到卫星导航信号模拟器的自身时延。
2.根据权利要求1所述的时延校准系统,其特征在于,所述信号处理模
块包括
秒脉冲信号上升沿位置确定单元和
导航信号捕获跟踪单元;
所述秒脉冲信号上升沿位置确定单元用于确定秒脉冲信号上升沿所对应
的采样点;
所述导航信号捕获跟踪单元用于确定所述射频导航信号的载波频率及初
始码相位信息并根据该信息展开对信号的跟踪。
3.根据权利要求1所述的时延校准系统,其特征在于,所述信号处理模
块进一步包括
周计数和周内秒确定单元和
跟踪环路解算单元;
所述周计数和周内秒确定单元,用于获取秒脉冲信号上升沿处射频导航
信号的周计数和周内秒,进而得到该仿真历元时刻模拟器记录的伪距;
所述跟踪环路解算单元,将秒脉冲信号作为接收机时钟并计算出秒脉冲
信号上升沿处所述射频导航信号的伪距,基于所述伪距减去所述秒脉冲信号
上升沿处仿真历元时刻模拟器记录的伪距,再除以光速,即得到未经线缆及
接头时延修正的模拟器时延值。
4.根据权利要求1所述的时延校准系统,其特征在于,所述
数据采集模块分别通过第一线缆和第二线缆采集所述射频导航信号和秒
脉冲信号;
所述信号处理模块进一步根据据所述未经线缆及接头时延修正的模拟器
时延值减去所述第一线缆的时延值和第二线缆的时延值,得到卫星导航信号
模拟器的时延值。
5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:李世光焦月张明杨军王伟
申请(专利权)人:北京无线电计量测试研究所
类型:发明
国别省市:北京;11

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