【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于卫星导航定位
,更具体的,是一种卫星导航系统硬件在环实时仿真测试平台及其方法。
技术介绍
卫星导航定位技术对一个国家的军事以及国民事业发展都有着重要的意义,为了摆脱对美国GPS定位系统的依赖,很多国家都纷纷开展属于的卫星导航系统研究。目前较为成熟的卫星导航系统有三个,包括美国的GPS定位系统、俄罗斯的GLONASS定位系统以及中国的北斗定位系统。由 GPS 定位原理可知,要想解调出完整的导航数据,必须要在本地接收机端复现与接收信号位同步的载波和码信号。在 GPS 基带信号的捕获过程中,得到一个粗略估计值的载波频率和码相位。跟踪部分对这个粗略的估计值进行细化,并不断的调整本地载波和码相位的值,使它始终跟随着输入信号相位的变化。当跟踪环路进入了稳定的跟踪状态后,就可以获得准确的导航电文信息,然后对导航数据进行解算,即可完成定位的功能。由此,跟踪环路的设计成为卫星导航系统的关键部分,对卫星导航系统的定位精度和稳定性起到了关键性的作用。同时,跟踪环路的参数设计复杂,特别是在高动态的卫星导航系统和组合导航系统中,跟踪环路的设计、验证、实现成为了卫星导航系统设计的关键一环。硬件在环是实时仿真技术的一种重要工程应用形式,即被控对象采用实时数学模型模拟,与真实的控制器连接,进行整个系统的半实物实时仿真测试,可以方便地实现设计方案的验证与优化,缩短开发周期,降低研发成本。硬件在环在电机、电力领域已得到广泛的运用,比如:在黄苏融发表的论文《基于现场可编程门阵列永磁同步电机模型的硬件在环实时仿真测试技术》中介绍的将硬件在环运用于实现电机控制器的性能测试、设 ...
【技术保护点】
一种卫星导航系统硬件在环实时仿真测试平台,其特征在于,包括有PC端仿真模块、以太网通信模块、卫星信号基带处理单元、射频模块,其中:卫星信号基带处理单元包括处理器、总线控制器、内部存储器RAM、卫星信号捕获模块、卫星信号跟踪模块、低速总线控制器、数据传输总线;处理器,用于完成卫星信号基带的数据运算,控制捕获和跟踪模块的运行、中断,以及接收捕获和跟踪模块的信息;总线控制器,用于控制数据总线的数据传送;内部存储器RAM,用于完成处理器和总线上的数据存储和缓存;卫星信号捕获模块,用于完成对卫星信号的捕获,获取初始的星历信息包含卫星号、初始相位及初始频偏;卫星信号跟踪模块,用于完成卫星信号的跟踪,并根据卫星的更新周期提供卫星的相位值和频偏值,以及星历信息;低速总线控制器,用于完成外部GPIO接口与内部高速总线之间的转换,并控制外部GPIO接口;数据传输总线,用于完成卫星信号基带处理单元内部的数据传送;PC端仿真模块,用于完成卫星信号基带处理单元通过以太网传送的I支路和Q支路相关结果数据的处理,并将处理的结果通过以太网传送到卫星信号基带处理单元,实时更新卫星信号的捕获和跟踪状态;以太网通信模块,用 ...
【技术特征摘要】
1.一种卫星导航系统硬件在环实时仿真测试平台,其特征在于,包括有PC端仿真模块、以太网通信模块、卫星信号基带处理单元、射频模块,其中:卫星信号基带处理单元包括处理器、总线控制器、内部存储器RAM、卫星信号捕获模块、卫星信号跟踪模块、低速总线控制器、数据传输总线;处理器,用于完成卫星信号基带的数据运算,控制捕获和跟踪模块的运行、中断,以及接收捕获和跟踪模块的信息;总线控制器,用于控制数据总线的数据传送;内部存储器RAM,用于完成处理器和总线上的数据存储和缓存;卫星信号捕获模块,用于完成对卫星信号的捕获,获取初始的星历信息包含卫星号、初始相位及初始频偏;卫星信号跟踪模块,用于完成卫星信号的跟踪,并根据卫星的更新周期提供卫星的相位值和频偏值,以及星历信息;低速总线控制器,用于完成外部GPIO接口与内部高速总线之间的转换,并控制外部GPIO接口;数据传输总线,用于完成卫星信号基带处理单元内部的数据传送;PC端仿真模块,用于完成卫星信号基带处理单元通过以太网传送的I支路和Q支路相关结果数据的处理,并将处理的结果通过以太网传送到卫星信号基带处理单元,实时更新卫星信号的捕获和跟踪状态;以太网通信模块,用于完成PC端仿真模块与卫星信号基带处理单元之间的通信;射频模块,用于完成卫星信号的滤波、下变频以及模数转换。2.根据权利要求 1 所述的卫星导航系统硬件在环实时仿真测试平台,其特征在于,所述PC端仿真模块和卫星信号基带处理单元采用100M的以太网进行实时通信。3.根据权利要求 1 所述的卫星导航系统硬件在环实时仿真测试平台,其特征在于,所述以太网通信模块接收卫星信号基带处理单元处理的完成I支路和Q支路的相关累加数据,并对数据缓存到FIFO,最后再传送到PC端仿真模块。4.根据权利要求 1 所述的卫星导航系统硬件在环实时仿真测试平台,其特征在于,所述以太网通信模块将PC端真模块处理I支路和Q支路的相关累加数据后的结果缓存到FIFO中,最后将结果发送到卫星信号基带处理单元。5.根据权利要求 1 所述的卫星导航系统硬件在环实时仿真测试平台,其特征在于,所述卫星信号捕获模块,采用半带滤波和四倍抽取将16.368Mps的 ADC采样数据速率变为4.092Mps。6.根据权利要求 1 所述的卫星导航系统硬件在环实时仿真测试平台,其特征在于,所述卫星信号捕获模块,采用分段匹配滤波器将输入信号与本地产生的C/A码进行相关运算,并根据不同的相关时间长度,采用不同的抽头数。7.根据权利要求 1 所述的卫星导航系统硬件在环实时仿真测试平台,其特征在于,所述卫星信号捕获模块采用RAM对要求6的相关运算结果进行缓存,并根据不同的抽头将数据采用两个大小为32KB的RAM进行缓存,不同的抽头每1ms存的值不同,即存满4092*N(N是抽头数)点的空间不同,因此缓存的时间也不同;且卫星信号捕获模块采用乒乓读写方式操作两个大小为32KB的RAM组成一个64KB的缓存空间,提高系统的效率;另外,卫星信号捕获模块采用基为4,点数为64点的FFT对要求8缓存的相关积分值进行运算,并行完成频率的搜索。8.根据权利要求 1 所述的卫星导航系统硬件在环实时仿真测试平台,其特征在于,所述卫星信号捕获模块,采用门限判决的方法对要求9 FFT输出的64个值进行判决,并确定最大值所在的行列号,在连续进行4092次的FFT最大值判断后,将得到的最大值与设置的门限值进行比较,如果超过了门限值则捕获成功,否则捕获失败;在捕获成功后,将捕获到的卫星号、码...
【专利技术属性】
技术研发人员:王峰,王家燃,魏东明,利传迈,钱瑞琦,黎博渊,邱文,
申请(专利权)人:广东工业大学,
类型:发明
国别省市:广东;44
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