一种用于伪卫星时钟同步的电路系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于伪卫星时钟同步的电路系统及其工作方法，属于室内定位导航技术领域。系统包括一个基准信号源模块和多个伪卫星信号生成模块，基准信号源模块包括一个基准信号源、一个分频器和一个BPSK调制器，用于为伪卫星信号生成模块提供时钟信息和同步信息。伪卫星信号生成模块包括接收电路、时钟恢复电路、脉冲宽度检测电路、信息码生成模块和发射电路。本发明专利技术无需获取精准的时间信息，省去了高精度时钟和本地时钟，节约成本；时钟恢复电路直接从基准信号源模块发出的信号中恢复时钟，即可完成载波信号同步，节省了复杂的捕获跟踪及编解码电路；脉冲宽度检测电路通过检测周期性相位跳变引起鉴相器的变化，可完成信息码调制的同步。

A circuit system and its working method for clock synchronization of pseudosatellite

【技术实现步骤摘要】
一种用于伪卫星时钟同步的电路系统及其工作方法
本专利技术涉及一种用于伪卫星时钟同步的电路系统及其工作方法，属于室内定位导航

技术介绍
全球定位系统可以为用户提供全天候、不间断、高精度的实时定位、导航和授时信息。但是由于卫星导航信号本质是一种电磁波，容易受到各种干扰，使得接收到的信号较弱。尤其是当GNSS接收机在室内工作时，卫星信号受建筑物的影响会大大衰减甚至出现无信号的情况，造成定位精度低或者无法定位。应对这种情况，目前主要的解决方法有WLAN辅助定位、UMTS辅助定位、惯导、红外定位和超声波定位等。这些解决方案各有优点，但仍不够成熟，且难以实现与GNSS系统的无缝衔接。伪卫星以其发射功率可控、数量灵活和可随意布设的特点，能够方便地应用在室内、地下停车场等无卫星信号的区域。在实际应用中，伪卫星系统仅仅停留在理论或者实验阶段，没有得到大范围的推广。其主要原因是，基于伪卫星系统的精确定位，需要准确的伪卫星坐标信息和伪距观测信息。伪卫星坐标信息的获取过程为，首先通过精准测量得到伪卫星坐标位置，然后将其编写到伪卫星的星历中，最终接收机可以通过星历解码获取伪卫星坐标位置。而伪距观测信息需要通过各个伪卫星到接收机的时间差乘以光速得到。只有各个伪卫星的发射时钟精准同步，才能保证接收机到各个伪卫星的伪距观测值的有效性。因此，各伪卫星之间的时钟的同步是伪卫星应用技术中的难点和关键。由于伪卫星主要用于在卫星信号遮挡地区为用户提供较为准确的定位信息，对授时信息的准确性要求不高，因此只需要给各个伪卫星提供相同的时钟同步信号即可达到应用的要求。现有的时钟同步电路技术需要通过高精度时钟结合已知的信源和伪卫星位置对伪卫星进行时间校准，所需的捕获跟踪及编解码电路消耗资源较多，成本较高；还有一种方法通过主站发射时钟信号和同步信号实现时钟同步，同步信号通过插入特定的码元进行检测实现，该部分也将消耗大量的硬件资源。针对现有的时钟同步方法的不足，必须通过设计一种节约资源的硬件电路系统，实现伪卫星模块的载波信号的同步和信息码调制的同步。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种用于伪卫星时钟同步的电路系统。本专利技术还公开了上述伪卫星时钟同步的电路系统的工作方法。本专利技术的技术方案为：一种用于伪卫星时钟同步的电路系统，包括：一个基准信号源模块和4个及以上的伪卫星信号生成模块；所述基准信号源模块用于为各个伪卫星信号生成模块提供时钟信息和同步信息，所述时钟信息用于使伪卫星信号生成模块中的时钟恢复电路恢复产生时钟信号，所述同步信息用于使伪卫星信号生成模块中的所述脉冲宽度检测电路检测产生同步信号，所述的4个及以上的伪卫星信号生成模块在时钟信号和同步信号的作用下，发射精确同步的伪卫星信号，伪卫星信号提供给伪卫星用户。优选的，所述基准信号源模块包括基准信号源、分频器、BPSK调制器和发射电路，所述基准信号源用于产生整个系统的基准时钟信号，所述BPSK调制器为二进制相移键控调制器，作为相位跳变电路，所述基准信号源一路为BPSK调制器提供输入载波信号，基准信号源另一路接入分频器，分频器用于将所述基准信号源输出的信号进行分频，分频器将基准信号源输出的信号分频作为BPSK调制器的调制信号接入BPSK调制器，发射电路包括功率放大器PA和发射天线。相位跳变电路指基准信号源模块中的BPSK调制电路，可以产生周期性的180°相位跳变。优选的，所述伪卫星信号生成模块，包括接收电路、时钟恢复电路、脉冲宽度检测电路、信息码生成模块、BPSK调制器和发射电路，所述接收电路包括低噪声放大器LNA、带通滤波器BPF和驱动模块；所述接收电路用于接收基准信号源模块发来的信号，通过低噪声放大器、带通滤波器和驱动电路，提高信号的可用性；所述时钟恢复电路包括鉴相器PFD、电荷泵CHP、环路滤波器LPF和压控振荡器VCO，鉴相器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器依次首尾相连，压控振荡器的输出端为时钟恢复电路的输出端，时钟恢复电路的输出信号为卫星载波信号；鉴相器输入端连接接收电路的驱动模块，鉴相器一路输出信号连接至电荷泵，鉴相器另一路up端的信号为脉冲宽度检测电路的输入端，鉴相器另一路up端输出相位误差信号，所述相位误差信号为具有一定宽度的脉冲信号；所述时钟恢复电路利用所述接收电路处理后的信号作为输入参考，通过相位误差反馈对输入参考信号进行时钟恢复，时钟恢复电路的输出频率为卫星载波频率fc的信号，所述时钟恢复电路用于保证各个伪卫星生成模块产生的载波信号同频同相，所述的时钟恢复电路还用于检测输入信号中的相位跳变信息，保证在输出载波信号不受影响的情况下，内部的鉴相器输出相位误差信号，所述相位误差信号为具有一定宽度的脉冲信号。所述脉冲宽度检测电路包括延时电路和相位比较电路，脉冲宽度检测电路的输入端一路信号连接至相位比较电路、另一路信号连接至延时电路，延时电路输出端连接至相位比较电路，相位比较电路的输出端为脉冲宽度检测电路的输出端；脉冲宽度检测电路的输入信号经过延时电路后形成延时信号；所述脉冲宽度检测电路通过检测所述鉴相器up端的脉冲宽度，在相位跳变时产生负脉冲，达到提取所述的同步信号的目的。所述信息码生成模块包括星历数据生成模块、伪随机码数据生成模块、与逻辑模块、输出控制模块、分频器1和分频器2，所述星历数据生成模块将伪卫星信号生成模块的坐标位置编写为星历参数、生成所需要的星历信息数据，所述伪随机码生成模块产生与GNSS信号兼容的伪随机码；所述分频器1的输入端连接至时钟恢复电路的压控振荡器，分频器1的输出端连接伪随机码数据生成模块，伪随机码数据生成模块用于生成伪随机码，所述分频器2的输入端连接至分频器1，分频器2的输出连接星历数据生成模块，星历数据生成模块用于生成星历数据，星历数据生成模块、伪随机码数据生成模块均连接至所述与逻辑模块，与逻辑模块用于将星历数据和伪随机码进行与运算、生成所述信息码，与逻辑模块输出端连接至输出控制模块，所述输出控制模块与脉冲宽度检测电路的输出端连接，所述输出控制模块的控制信号引自脉冲宽度检测电路的输出信号，输出控制模块的输出端为所述信息码生成模块的输出端，信息码生成模块的输出信号为信息码；所述输出控制模块在所述同步信号的同步下，开始按照频率f0生成信息码，信息码通过BPSK方式调制到所述同频同相的载波上；所述信息码生成模块的输出端、时钟恢复电路的输出端均连接至BPSK调制器，BPSK调制器与发射电路连接；所述发射电路包括功率放大器PA和发射天线，所述发射电路用于将BPSK调制器调制好的伪卫星信号通过发射天线发射到待定位空间中，为伪卫星用户提供伪卫星定位信号。多个伪卫星信号生成模块中的BPSK调制器与基准信号源模块中的BPSK调制器功能一致。所述f0为伪随机码的频率，所述fc为卫星的载波频率。进一步优选的，所述基准信号源用于产生整个系统的基准时钟信号，其频率为2fc；分频器用于将所述基准信号源输出的信号进行分频，产生周期为两倍卫星帧周期的信号；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于伪卫星时钟同步的电路系统，其特征在于，包括：一个基准信号源模块和4个及以上的伪卫星信号生成模块；/n所述基准信号源模块用于为各个伪卫星信号生成模块提供时钟信息和同步信息，所述时钟信息用于使伪卫星信号生成模块恢复产生时钟信号，所述同步信息用于使伪卫星信号生成模块检测产生同步信号，所述的4个及以上的伪卫星信号生成模块在时钟信号和同步信号的作用下，发射精确同步的伪卫星信号，伪卫星信号提供给伪卫星用户。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于伪卫星时钟同步的电路系统，其特征在于，包括：一个基准信号源模块和4个及以上的伪卫星信号生成模块；
所述基准信号源模块用于为各个伪卫星信号生成模块提供时钟信息和同步信息，所述时钟信息用于使伪卫星信号生成模块恢复产生时钟信号，所述同步信息用于使伪卫星信号生成模块检测产生同步信号，所述的4个及以上的伪卫星信号生成模块在时钟信号和同步信号的作用下，发射精确同步的伪卫星信号，伪卫星信号提供给伪卫星用户。


2.根据权利要求1所述的用于伪卫星时钟同步的电路系统，其特征在于，所述基准信号源模块包括基准信号源、分频器、BPSK调制器和发射电路，所述基准信号源用于产生整个系统的基准时钟信号，所述BPSK调制器为二进制相移键控调制器，作为相位跳变电路，所述基准信号源一路为BPSK调制器提供输入载波信号，基准信号源另一路接入分频器，分频器用于将所述基准信号源输出的信号进行分频，分频器将基准信号源输出的信号分频作为BPSK调制器的调制信号接入BPSK调制器，发射电路包括功率放大器和发射天线。


3.根据权利要求2所述的用于伪卫星时钟同步的电路系统，其特征在于，所述伪卫星信号生成模块，包括接收电路、时钟恢复电路、脉冲宽度检测电路、信息码生成模块、BPSK调制器和发射电路，
所述接收电路包括低噪声放大器、带通滤波器和驱动模块；所述接收电路用于接收基准信号源模块发来的信号；
所述时钟恢复电路包括鉴相器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器，鉴相器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器依次首尾相连，压控振荡器的输出端为时钟恢复电路的输出端，时钟恢复电路的输出信号为卫星载波信号；鉴相器输入端连接接收电路的驱动模块，鉴相器一路输出信号连接至电荷泵，鉴相器另一路up端的信号为脉冲宽度检测电路的输入端，鉴相器另一路up端输出相位误差信号，所述相位误差信号为具有一定宽度的脉冲信号；
所述脉冲宽度检测电路包括延时电路和相位比较电路，脉冲宽度检测电路的输入端一路信号连接至相位比较电路、另一路信号连接至延时电路，延时电路输出端连接至相位比较电路，相位比较电路的输出端为脉冲宽度检测电路的输出端；
所述信息码生成模块包括星历数据生成模块、伪随机码数据生成模块、与逻辑模块、输出控制模块、分频器1和分频器2，所述星历数据生成模块将伪卫星信号生成模块的坐标位置编写为星历参数、生成所需要的星历信息数据，所述伪随机码生成模块产生与GNSS信号兼容的伪随机码；所述分频器1的输入端连接至时钟恢复电路的压控振荡器，分频器1的输出端连接伪随机码数据生成模块，伪随机码数据生成模块用于生成伪随机码，所述分频器2的输入端连接至分频器1，分频器2的输出连接星历数据生成模块，星历数据生成模块用于生成星历数据，星历数据生成模块、伪随机码数据生成模块均连接至所述与逻辑模块，与逻辑模块用于将星历数据和伪随机码进行与运算、生成所述信息码，与逻辑模块输出端连接至输出控制模块，所述输出控制模块与脉冲宽度检测电路的输出端连接，所述输出控制模块的控制信号引自脉冲宽度检测电路的输出信号，输出控制模块的输出端为所述信息码生成模块的输出端，信息码生成模块的输出信号为信息码；
所述信息码生成模块的输出端、时钟恢复电路的输出端均连接至BPSK调制器，BPSK调制器与发射电路连接；
所述发射电路包括功率放大器和发射天线，所述发射电路用于将BPSK调制器调制好的伪卫星信号通过发射天线发射到待定位空间中，为伪卫星用户提供伪卫星定位信号。


4.根据权利要求2所述的用于伪卫...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永，吴子涵，黄学政，亓海凤，孙娟娟，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37