CAPS/北斗双模接收机制造技术

本发明专利技术提供了一种CAPS/北斗双模接收机，北斗卫星信号和CAPS卫星信号由CAPS/北斗双模天线同时接收后，经功分器分别送往CAPS滤波放大单元和北斗滤波放大单元，随后CAPS卫星信号送往CAPS射频前端处理成中频数字信号，送往微处理器单元；北斗卫星信号送往北斗射频前端处理成中频数字信号，送往北斗信息处理单元进行捕获、跟踪、解调和解码，解码后的信息送往微处理器单元；所述微处理器单元根据CAPS卫星信号输出位置解算结果和CAPS时间脉冲。本发明专利技术采用冗余备份，实现双模授时定位，组合导航可以大大提高系统的可用性和完好性，甚至可以提高定位精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星导航
，是针对中国区域导航定位系统CAPS和北斗卫星导航系统两个独立的卫星导航系统的一种CAPS/北斗双模接收机。
技术介绍
北斗导航定位系统是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统(GNSS)，是除美国GPS、俄罗斯GL0NASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。该系统由三颗(两颗工作卫星、一颗备用卫星)北斗定位卫星(北斗一号)、地面控制中心为主的地面部分、北斗用户终端三部分组成。北斗一号卫星导航系统采用同步轨道卫星进行导航定位，同时还具有很强的授时能力，授时服务范围包括我国国土和东南亚地区，可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务。依靠观测北斗一代系统的三颗卫星，再通过外部输入高程数据，可实现无源定位的功能；在只观测一颗卫星的情况即可实现无源授时的功能。但是单一 使用时，存在陆地和航空客户单北斗定位可用性、可靠性差、精度差等缺点。中国区域导航定位系统(CAPS)是我国具有自主知识产权的新的卫星导航体制和系统，它不受外国政府控制，而且提供精码高精度服务。它采用在轨的赤道同步(GEO)通信卫星作为导航星，并对导航星实行精确测定轨，构成了导航的空间位置基准；在导航地面站放置高精度的原子钟，产生测距码、导航电文和时间信息并发射上行，经同步通信卫星转发器转发后广播下行。由于CAPS与GPS在导航电文的速率、扩频码的序列上相同，导航电文的帧结构也与GPS相似，因此现有CAPS单模或双模接收机是采用GPS接收机芯片来实现CAPS接收机。这种技术使得CAPS系统在调制方式、扩频码选择等方面必须与GPS相同，这就限制了 CAPS系统的发展，更重要的是这样做不能解决精码的定位问题，同时使得我们的CAPS系统在芯片的供应上受到外国的制约；软件接收机在计算平台上的开销和功率消耗都比较大，而且精码接收机的信号采样频率至少要40MHz，是粗码的10倍，常规数据处理平台难以胜任。此外软件接收机虽然便于软件算法开发，但是目前还不能进行实时处理。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种CAPS/北斗双模接收机，可在北斗授时不可用的情况下采用CAPS系统作为备份。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是包括天线模块、射频通道模块、北斗信息处理单元和微处理器单元。所述天线模块包括CAPS/北斗双模天线、功分器、CAPS滤波放大单元和北斗滤波放大单元，所述射频通道模块包括CAPS射频前端和北斗射频前端，北斗卫星信号和CAPS卫星信号由CAPS/北斗双模天线同时接收后，经功分器分别送往CAPS滤波放大单元和北斗滤波放大单元，随后CAPS卫星信号送往CAPS射频前端，北斗卫星信号送往北斗射频前端，CAPS卫星信号由CAPS射频前端处理成中频数字信号，送往微处理器单元；北斗卫星信号经北斗射频前端处理成中频数字信号，送往北斗信息处理单元；所述北斗信息处理单元对中频信号进行捕获、跟踪、解调和解码，解码后的信息送往微处理器单元；所述微处理器单元根据CAPS卫星信号输出位置解算结果和CAPS时间脉冲。所述的CAPS/北斗双模天线为全向天线，设计为圆极化，采用单点背馈方式，CAPS微带贴片天线和北斗微带贴片天线分别通过一个穿过介质板的金属探针与介质背板上的频点在4GHz的窄带低噪放和频点在2GHz的窄带低噪放。两个低噪放共用一个输出馈电点，馈电电压为5+V。所述的北斗信息处理单元为无源定位模块，采用单向授时。本专利技术的有益效果是 本专利技术采用了 CAPS/北斗一体化双模接收天线，简化了接收机的整体结构；提供了一种具有CAPS系统和北斗系统信号互为备份功能，能够使在其中一种授时系统出现故障时自动切换到另一种授时系统的CAPS/北斗双模接收机。本专利技术采用电路形式的接收机用专用硬件模块完成算法固定、计算量大的数据处理任务，而由软件完成灵活性要求高的处理任务。设计中用到的微处理器(专用硬件模块)是我国拥有完全自主知识产权的CAPS基带芯片，可以彻底摆脱国家导航基础设施对美国GPS系统的依赖，并能够不断改进和提升系统性能，这对社会经济发展和国防武器系统的建设都有重要的意义。本专利技术采用北斗一号卫星接收机和CAPS卫星接收机冗余备份，实现双模授时定位。组合导航可以大大提高系统的可用性和完好性，甚至可以提高定位精度。附图说明图I是本专利技术一个实施例的结构示图。具体实施例方式本专利技术的技术解决方案是一种CAPS/北斗双模接收机包括天线模块，射频通道模块，北斗信息处理单元，微处理器单元。所述天线模块包括CAPS/北斗双模天线(这样的天线是否公知的现有技术？若不是，则还需要对其结构进行描述。)，功分器，CAPS滤波、放大单元，北斗滤波、放大单元。由于CAPS接收机必须同时接收不同方向上的多颗卫星的信号，应为全向天线，设计为圆极化。CAPS/北斗双模天线采用单点背馈方式，CAPS微带贴片天线和北斗微带贴片天线分别通过一个穿过介质板的金属探针与介质背板上的频点在4GHz的窄带低噪放和频点在2GHz的窄带低噪放。两个低噪放共用一个输出馈电点，馈电电压为5+V。天线模块能够同时接收北斗卫星信号和CAPS卫星信号，天线接收的信号经功分器分别送往CAPS滤波、放大单元和北斗滤波、放大单元。CAPS卫星下行信号经滤波、放大单元送往CAPS射频通道；北斗卫星下行信号，经滤波、放大后，送往北斗射频通道。所述射频通道模块包括CAPS射频前端和北斗射频前端。CAPS信号由CAPS射频前端处理成中频数字信号，送往微处理器单元；北斗信号经北斗射频前端处理成中频数字信号，送往北斗信息处理单元。所述北斗信息处理单元，是对中频信号进行捕获、跟踪、解调，解码，解码后的信息送往微处理器单元。本专利技术中的北斗信息处理单元为无源定位模块，采用单向授时，通过接收卫星的下行波束信号来实现授时、定位。所述微处理器的基本任务是完成对CAPS信号的接收，输出位置结算结果和CAPST时间脉冲。整个微处理器芯片是一个芯片上系统结构，根据CAPS信号的特点和应用需求，微处理器的具体结构要求为4个数字中频输入口 数字中频输入口的位数有4位，输入口内部读取信号样点数据时可由软件配置为采样时钟的上升沿或下降沿读取。数字中频输入口可以分别连接不同的射频前端，实现多个系统组合导航，当用作一个CAPS接收机时，可实现双频接收。 24个相关器通道相关器通道设计是基带基带处理器设计的关键，它的功能一是产生本地载波和本地扩频码对中频信号进行解调和接扩，从而可以根据积分结果解调出导航电文；二是根据时标产生器的TIC信号锁存本地码钟和本地载波产生器的状态，从而进行伪距测量。每个相关器通道能够产生与本地码同相位的BOC副载波，副载波的频率与扩频码码片速率的比可以配置。同时，每个相关器通道能够独立工作，通道之间还支持粗码对精码的引导。每通道5个相关臂相关臂实现接扩操作，用按样点累加的方式实现积分。为了保证强信号长时间积分不溢出，累加器字长选20位。5臂的结构，使得在接收BPSK信号时可以支持多种多径抑制算法，接收BOC信号时可以防止接收机错误的锁定在副峰上。1024节匹配滤波器匹配滤波器实现解调后的中频信号与本地扩频码的卷积运算，匹配滤波器的长度覆盖粗码的整个周期，可以满足高动态应用对信号捕获时间的要求。下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CAPS/北斗双模接收机，包括天线模块、射频通道模块、北斗信息处理单元和微处理器单元，其特征在于：所述天线模块包括CAPS/北斗双模天线、功分器、CAPS滤波放大单元和北斗滤波放大单元，所述射频通道模块包括CAPS射频前端和北斗射频前端，北斗卫星信号和CAPS卫星信号由CAPS/北斗双模天线同时接收后，经功分器分别送往CAPS滤波放大单元和北斗滤波放大单元，随后CAPS卫星信号送往CAPS射频前端，北斗卫星信号送往北斗射频前端，CAPS卫星信号由CAPS射频前端处理成中频数字信号，送往微处理器单元；北斗卫星信号经北斗射频前端处理成中频数字信号，送往北斗信息处理单元；所述北斗信息处理单元对中频信号进行捕获、跟踪、解调和解码，解码后的信息送往微处理器单元；所述微处理器单元根据CAPS卫星信号输出位置解算结果和CAPS时间脉冲。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邢燕，赵爱萍，胡永辉，
申请(专利权)人：中国科学院国家授时中心，
类型：发明
国别省市：