一种用于北斗导航信号硬件模拟器时延校准的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于北斗导航信号硬件模拟器时延校准的系统及方法，该系统包括卫星导航信号模拟器、信号采集模块、隔离放大器、信号处理模块；所述隔离放大器输出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第一时钟信号作为工作时钟，并输出射频模拟信号和秒脉冲信号；所述信号采集模块将第二时钟信号作为采样时钟，用于采集所述射频模拟GEO卫星信号和秒脉冲信号；所述信号处理模块，基于采集到的射频模拟信号和秒脉冲信号，计算所述射频模拟GEO卫星信号的初始码相位与所述秒脉冲信号的秒脉冲上升沿之间的时延差，得到模拟器的自身时延。本发明专利技术所述技术方案，不需在模拟器中设置零伪距或固定伪距的特殊测试场景，在模拟器正常仿真输出的情况下，即可对模拟器时延进行校准。

【技术实现步骤摘要】
一种用于北斗导航信号硬件模拟器时延校准的系统及方法
本专利技术涉及一种时延校准方法。更具体地，涉及一种用于北斗导航信号硬件模拟器时延校准的系统及方法。
技术介绍
随着中国北斗导航系统的建设和完善，目前实现了能够覆盖亚洲的区域导航系统，北斗系统在导航、大地测绘、时间传递及其它导航定位授时等领域已得到广泛应用。北斗导航信号模拟器是一种高精度的标准信号模拟源，可以模拟产生实际环境中北斗接收机收到的卫星信号，为北斗系列接收机的研制、测试提供仿真环境，也可以产生特定条件下的导航信号，用于测试及验证北斗接收机的各种性能及指标，是接收机设计的必备辅助工具。鉴于导航信号模拟器被广泛地应用在接收机的测试以及校准中，因此模拟器自身参数的校准非常重要。在导航信号模拟器的各种参数中，其自身时延是影响其应用的重要指标之一，尤其是在定时型接收机设备的测试应用中，模拟器时延的精度直接影响了接收机指标。对GPS信号模拟器自身时延的校准，目前已有的方法是将GPS信号模拟器的仿真输出信号及秒脉冲信号送入高速采集存储示波器的两路通道，通过观测卫星导航信号伪码初始码相位与秒脉冲上升沿之间的时延差值确定模拟器时延；还可以通过高速采集存储设备将两路信号采集存储后送入后处理软件，通过互相关的方法得到导航信号伪码初始码相位的位置，然后计算模拟器时延。上述方法也同样适用于北斗导航信号模拟器时延的校准中，但上述校准方法需要在导航信号模拟器中设置零伪距的特殊测试场景。此外，通过特殊场景对模拟器时延进行校准时，由于特殊场景是为了测试模拟器指标的测试场景，与自然仿真场景下输出的模拟信号的生成方式不同，存在特殊测试场景与自然仿真场景下模拟器时延不一致的可能。因此，需要提供一种用于北斗导航信号硬件模拟器时延校准的系统及方法，不需要设置零伪距或固定伪距的特殊场景，能够在模拟器正常仿真输出的情况下，即可对模拟器时延进行校准。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种于北斗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或固定伪距的特殊场景，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，并且能够使校准不确定度达到1ns以内。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种用于北斗导航信号硬件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信号采集模块，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，在接收机静止状态、各误差仿真项关闭状态和卫星导航信号模拟器为正常仿真输出状态的情况下输出射频模拟信号和秒脉冲信号；所述信号采集模块，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模拟信号和秒脉冲信号；所述信号处理模块，基于采集到的射频模拟信号和秒脉冲信号，计算得到所述射频模拟GEO卫星信号的初始码相位与所述秒脉冲信号的秒脉冲上升沿之间的时延差，去除GEO卫星与接收机之间的真实传输距离值和线缆时延值，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采样点确定单元和初始码相位确定单元；所述采样点确定单元用于确定秒脉冲信号上升沿所对应的采样点；所述初始码相位单元用于确定射频模拟信号的初始码相位信息。优选的，所述信号处理模块进一步包括跟踪环路解算单元，用于解算出射频模拟信号的每个码周期中的初始码相位对应的采样点，并基于该点确定与秒脉冲信号上升沿对应的采样点之间的时延差。优选的，所述信号采集模块分别通过第一线缆和第二线缆采集所述射频模拟信号和秒脉冲信号；所述线缆时延值包括第一线缆时延值和第二线缆时延值。优选的，所述信号采集模块采集的频率不低于GHz。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。一种用于北斗导航信号硬件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信号采集模块；卫星导航信号模拟器将所述外部时钟信号作为工作时钟，在接收机静止状态、各误差仿真项关闭状态和卫星导航信号模拟器为正常仿真输出状态的情况下输出射频模拟信号和秒脉冲信号；信号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模拟信号和秒脉冲信号；基于采集到的射频模拟信号和秒脉冲信号，确认秒脉冲信号上升沿对应的采样点和卫星导航射频模拟信号的载波频率和初始码相位信息；计算得到所述射频模拟GEO卫星信号的初始码相位与所述秒脉冲信号的秒脉冲上升沿之间的时延差，去除GEO卫星与接收机之间的真实传输距离值和线缆时延值，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载波跟踪环路算法和码跟踪环路算法，用于解算出射频模拟信号的每个码周期中的初始码相位对应的采样点，并基于该点确定与秒脉冲信号上升沿对应的采样点之间的时延差。优选的，所述该方法进一步包括信号采集模块分别通过第一线缆和第二线缆采集所述射频模拟信号和秒脉冲信号；所述线缆延迟值包括第一线缆时延值和第二线缆延时值。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：校准时不需要设置零伪距或固定伪距的特殊场景，在模拟器正常仿真输出的情况下，将模拟器输出的卫星导航模拟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，采集的卫星导航模拟信号，通过捕获及跟踪算法，解算出GEO卫星导航信号伪码的初始码相位对应的采样点，与秒脉冲上升沿对应的采样点比较，两者之间对应的时间差值，去除模拟器仿真记录的GEO卫星与静止接收机距离所对应的时间，再去除线缆及接头等引入的时延，即为模拟器自身的时延值，并且能够使校准不确定度达到1ns以内。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术实施例中一种用于北斗导航信号硬件模拟器时延校准装置示意图；图2示出本专利技术实施例中一种用于北斗导航信号硬件模拟器时延校准装置中处理采集信号示意图；图3示出本专利技术实施例中一种用于北斗导航信号硬件模拟器时延校准方法流程图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。由于北斗导航信号，其星座中包含5颗GEO卫星(对地静止的同步轨道卫星)，GEO卫星与静止接收机之间的距离是相对固定的，因此可以直接使用北斗导航信号硬件模拟器在自然仿真场景下输出的GEO卫星信号对模拟器时延进行校准，免去了特殊测试场景的设置，有效简化了校准操作，也避免了由于特殊测试场景下校准的模拟器时延与自然仿真场景下模拟器时延结果不一致的情况。如图1所示，本专利技术公开了一种用于北斗导航信号硬件模拟器时延校准的系统，该系统包括原子钟1、隔离分配放大器2、高度采集存储设备3、卫星导航信号模拟器4、计算机5，线缆A和线缆B。原子钟1为该系统提供外部时钟信号，隔离分配放大器2将外部时钟信号分为第一路时钟信号和第二路时钟信号；卫星导航信号模拟器4将来自隔离分配放大器2的第一路时钟信号作为工作时钟，在接收机静止状态、各误差仿真项关闭状态和卫星导航信号模拟器为正常仿真输出状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于北斗导航信号硬件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信号采集模块，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，在接收机静止状态、各误差仿真项关闭状态和卫星导航信号模拟器为正常仿真输出状态的情况下输出射频模拟信号和秒脉冲信号；所述信号采集模块，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模拟信号和秒脉冲信号；所述信号处理模块，基于采集到的射频模拟信号和秒脉冲信号，计算得到所述射频模拟GEO卫星信号的初始码相位与所述秒脉冲信号的秒脉冲上升沿之间的时延差，去除GEO卫星与接收机之间的真实传输距离值和线缆时延值，得到卫星导航信号模拟器的自身时延。

【技术特征摘要】
1.一种用于北斗导航信号硬件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信号采集模块，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，在接收机静止状态、各误差仿真项关闭状态和卫星导航信号模拟器为正常仿真输出状态的情况下输出射频模拟信号和秒脉冲信号；所述信号采集模块，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模拟信号和秒脉冲信号；所述信号处理模块，基于采集到的射频模拟信号和秒脉冲信号，计算得到所述射频模拟GEO卫星信号的初始码相位与所述秒脉冲信号的秒脉冲上升沿之间的时延差，去除GEO卫星与接收机之间的真实传输距离值和线缆时延值，得到卫星导航信号模拟器的自身时延。2.根据权利要求1所述的时延校准的系统，其特征在于，所述信号处理模块包括采样点确定单元和初始码相位确定单元；所述采样点确定单元用于确定秒脉冲信号上升沿所对应的采样点；所述初始码相位单元用于确定射频模拟信号的初始码相位信息。3.根据权利要求1所述的时延校准的系统，其特征在于，所述信号处理模块进一步包括跟踪环路解算单元，用于解算出射频模拟信号的每个码周期中的初始码相位对应的采样点，并基于该点确定与秒脉冲信号上升沿对应的采样点之间的时延差。4.根据权利要求1所述的时延校准的系统，其特征在于，所述信号采集模块分别通过第一线缆和第二线缆采集所述射频模拟信号和秒脉冲信号；所述线缆时延值包括第一线缆...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦月，张明，李世光，王亮，杨军，
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