一种导航卫星信号发生器及实现方法技术

本发明专利技术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、时钟驯服模块、射频模块、发射天线和基带模块的导航卫星信号发生器；各模块进行状态自检；导航接收机向控制器和时钟驯服模块传输信息；时钟驯服模块进行本地授时，输出时间频率信号并传输至射频模块；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；基带模块生成中频信号；射频模块对基带信号进行调制，最后将多个频点的射频信号合成为导航卫星射频信号。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种位置服务、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。
技术介绍
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。 USB3. 0是最新的USB规范，USB3. 0在保持与USB2. 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。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供，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，本专利技术采取以下技术方案：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、时钟驯服模 块、射频模块、发射天线和若干基带模块的导航卫星信号发生器；2)各个模块进行状态自 检，并将各个模块的检查状态传输至控制器，控制器读取各模块自检信息；如果自检信息正 常，执行步骤3);如果自检信息中发现模块异常，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，同时向时钟驯服模块传输稳定的IPPS信号和时间信息；4)时钟 驯服模块根据IPPS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IPPS和IOMHz信号，并传输至射频模块作为整个系统的时间基准； 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模块的时 钟可用状态后，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 到基带模块和射频模块；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IPPS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)控制器根据基带模块的 标志将卫星信号参数分发到对应的基带模块，基带模块根据该频点的卫星信号参数进行数 字信号处理，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模块处理的中频信号；11)由射频模块对基带信号进行调制上 变频，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模块，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P减去理论值得到修正误差值Ap， 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爲，伪距零值标准差为frP11，模拟器伪距标称值>5为：【主权项】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、时钟驯服模块、射频模块、发射 天线和若干基带模块的导航卫星信号发生器； 2) 各个模块进行状态自检，并将各个模块的检查状态传输至控制器，控制器读取各模 块自检信息；如果自检信息正常，执行步骤3);如果自检信息中发现模块异常，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，同时向时钟驯服模块传输稳定的IPPS信号和时间信息； 4) 时钟驯服模块根据IPPS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IPPS和IOMHz信号，并传输至射频模块作为整个系统的 时间基准；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模块的时钟可用状态后，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模块和射频模块； 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IPPS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) 控制器根据基带模块的标志将卫星信号参数分发到对应的基带模块，当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
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、时钟驯服模块、射频模块、发射天线和若干基带模块的导航卫星信号发生器；2)各个模块进行状态自检，并将各个模块的检查状态传输至控制器，控制器读取各模块自检信息；如果自检信息正常，执行步骤3)；如果自检信息中发现模块异常，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，同时向时钟驯服模块传输稳定的1PPS信号和时间信息；4)时钟驯服模块根据1PPS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，并传输至射频模块作为整个系统的时间基准；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模块的时钟可用状态后，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模块和射频模块；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)控制器根据基带模块的标志将卫星信号参数分发到对应的基带模块，基带模块根据该频点的卫星信号参数进行数字信号处理，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模块处理的中频信号；11)由射频模块对基带信号进行调制上变频，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。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴巍荪，
申请(专利权)人：北京华云智联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11