GPS测速仪制造技术

本实用新型专利技术公开一种GPS测速仪，上位机根据用户测速要求完成运动场景和其他控制参数设置，并通过串口发给GPS测速仪；GPS测速仪由基带信号处理单元、AD单元和射频单元构成。基带信号处理单元基于DSP+FPGA软件无线电平台，该模块根据上位机传来的设置参数，模拟用户运动状态和轨迹，经导航电文编码、扩频调制和载波调制后生成GPS中频数字信号，GPS中频数字信号经AD单元变换后为中频模拟信号，再经射频单元变换后为GPS模拟射频信号；GPS接收机实时接收该模拟信号实现接收机测速，接收机测速结果通过上位机软件与模拟的用户速度比对，并生成测速精度统计文件或报表，从而最终实现对接收机测速精度的评估，为GPS接收机提供速度测量标准。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及GPS卫星导航领域，具体涉及一种GPS测速仪。
技术介绍
GPS由于具有全天候、高精度、自动化和高效益等特点，广泛应用于航空和航海导航、车辆导航与调度、大地测量、海洋测绘、农业、军事等领域。美国的GPS由于开发早，GPS已占据卫星导航应用的绝大部分市场，所占份额已超过95%。随着GPS芯片的发展，现在的GPS接收机发展迅速，接收机无论是体积、功耗、灵敏度、精度等指标都有了很大提升。虽然，GPS接收机已经用于各行各业，特别在车辆、航运等交通管理中发挥了巨大作用，但是，GPS接收机的测速却没有统一的标准，各家单位仅以自己的标准标定自研接收机的测速指标，这为GPS接收机的测速标定带来了困难。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种GPS测速仪，其能够为GPS接收机提供测速标准。本技术的技术构思是根据用户测速要求，上位机完成运动场景和其他控制参数设置，并通过串口发给GPS测速仪；GPS测速仪是由基带信号处理单元、AD单元和射频单元构成。其中，基带信号处理单元是基于DSP+FPGA软件无线电平台，该模块根据上位机传来的设置参数，模拟用户运动状态和轨迹，经导航电文编码、扩频调制和载波调制后生成GPS中频数字信号，GPS中频数字信号经AD单元变换后为中频模拟信号，再经射频单元变换后为GPS模拟射频信号；GPS接收机实时接收该模拟信号实现接收机测速，接收机测速结果通过上位机软件与模拟的用户速度比对，并生成测速精度统计文件或报表，从而最终实现对接收机测速精度的评估，为GPS接收机提供速度测量标准。本技术是通过以下技术方案实现的一种GPS测速仪，主要由电源模块，以及与电源模块相连的DSP处理模块、FPGA处理模块、数模转换模块和上变频模块组成；FPGA处理模块与上位机相连接；DSP处理模块和FPGA处理模块相互连接；FPGA处理模块的输出端经由数模转换模块连接上变频模块；上变频模块上接有发射天线或射频电缆；其中，DSP处理模块，根据上位机设定的用户运动场景，模拟并生成用户仿真时刻的运动轨迹；根据上位机发来的导航电文，提取星历参数，完成GPS导航电文的编码；根据提取出的星历参数计算卫星的位置信息，并结合生成的用户仿真时刻的运动轨迹，预测GPS卫星是否可见，进而计算全部可见卫星在卫星信号发送时刻的初始载波相位和初始伪码相位；FPGA处理模块，将每颗可见卫星分配到相应的信号生成通道；各个通道再根据所分配到的可见卫星的频率信息生成相应的载波和伪码信号；最后将各个通道生成的载波和伪码调制在同步的导航电文上，生成GPS中频数字信号；数模转换模块，将生成的GPS中频数字信号转变为GPS中频模拟信号后送入到上变频模块中；上变频模块，将GPS中频模拟信号变频到GPS的标准射频频率，并通过发射天线或射频电缆输出给GPS接收机。上述方案中，上述FPGA处理模块通过串口通信模块与上位机相连接。与现有技术相比，本技术具有如下特点I、GPS测速仪模拟产生用户各种运动场景，并根据仿真时间实时生成GPS接收机天线接收到的射频信号，GPS接收机接收GPS测速仪生成的模拟信号，完成用户的实时速度测量，GPS测速仪模拟的用户速度与GPS接收机的测速结果统一在上位机上统计和评估，并把比对结果和评估结果以报表或文件的形式存放，以便实现GPS接收机测速标定。 2、GPS测速仪可以模拟多种用户运动场景，可以标定用户在不同运动状况下的速度；和普通的GPS模拟器相比，本技术设计中的GPS测速仪不但可以实现GPS模拟器所有功能，还能根据上位机设置的用户运动模式，产生相应的运动场景，并通过卫星发射时间延迟计算、卫星位置和速度计算、码的NCO生成、载波NCO生成、信息编码、信号调制、AD和上变频后产生接收机天线接收到的射频信号，GPS接收机接收到该信号后，完成用户的实时速度计算。附图说明图I为本技术一种GPS测速实现方法应用实例图。图2为一种GPS测速仪。具体实施方式参见图1，一种GPS测速系统主要由上位机、GPS测速仪和待测的GPS接收机构成。其中上位机通过串口与GPS测速仪相互连接；GPS测速仪的输出端与GPS接收机的输入端连接；GPS接收机的输出端连接上位机。上位机通过上位机软件完成运动场景和其他控制参数设置，并通过串口发给GPS测速仪；GPS测速仪接收这些参数后完成GPS射频信号的生成，生成的GPS射频信号通过天线或射频电缆输入到GPS接收机；GPS接收机接收该信号，完成接收机的测速，并通过串口把测速结果发到上位机上；同时上位机还接收来自GPS测速仪的用户模拟速度，这两组数据以报表或文件的方式存放，通过对两组数据的比对，以大量数据统计的方法获得GPS接收机测速的均方差，从而完成对GPS接收机测速的标定。上述GPS测速仪主要由电源模块，以及与电源模块相连的DSP处理模块、FPGA处理模块、数模转换模块和上变频模块组成。FPGA处理模块通过串口通信模块与上位机相连接；DSP处理模块和FPGA处理模块相互连接；FPGA处理模块的输出端经由数模转换模块连接上变频模块；上变频模块上接有发射天线或射频电缆。如图2所示。①DSP处理模块DSP处理模块完成各种信息处理，计算信号控制参数。DSP处理模块接收上位机发过来的用户运动设置参数，模拟用户的运动状态和轨迹；根据上位机发来的导航电文，提取星历参数和星钟参数信息；根据星历参数计算所模拟卫星的位置、速度，并判断卫星的可见性，并结合用户的位置、速度、时间信息，建立卫星信息。进而推算出卫星到用户的伪距和伪距变化率等基本信息，并计算出全部卫星信号发送时刻的信号状态(码相位和载波相位)；根据提取的星历参数和星钟信息，重新进行导航数据计算，打入电文时标，生成卫星的导航信息；计算卫星信号发射时刻各颗卫星各种模拟仿真信号参数和控制信息；建立各类误差源的误差模型，根据各类误差源，由误差模型生成相应的误差模拟信号；根据上位机提供的用户运动轨迹参数，进行高动态码NCO和载波NCO模拟。②FPGA处理模块FPGA处理模块完成信号处理，时序控制等功能，合成数字的中频信号。因GPS用户在地球上的任何一点可见GPS卫星数为8-12颗，所以，FPGA处理模块内部总共12个通道，可同时模拟12颗卫星，但是每个通道对应的星号不固定，DSP处理模块在初始阶段会向FPGA处理模块每个通道发送卫星号。FPGA处理模块内部通道根据收到的卫星号，选择相应的码表，再根据收到的初始控制字，选择对应的码相位和载波相位作为起始，开始进行模·拟。然后在时序模块的控制下，按照一定频率更新控制字和电文信息，最后通过直接序列合成生成数字中频信号。DSP处理模块和FPGA处理模块之间的通信使用DSP的EMIF方式实现。GPS测速仪中的信号处理计算工作主要由FPGA负责实现，具体实现功能包括伪码和载波发生器设计，高动态码NCO和载波NCO模拟，进行中频信号调制，系统时序控制和同步。另外，FPGA处理模块还是GPS测速仪中各模块间数据通信的中转，负责实现相关数据的交互和缓存，以实现个子系统间的数据通信。DSP处理模块在初始阶段会向FPGA处理模块每个通道发送通道信息(包括测速仪功能，模拟卫星号，通道开关状态等)，FPGA处理模块内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GPS测速仪，其特征是：主要由电源模块，以及与电源模块相连的DSP处理模块、FPGA处理模块、数模转换模块和上变频模块组成；FPGA处理模块与上位机相连接；DSP处理模块和FPGA处理模块相互连接；FPGA处理模块的输出端经由数模转换模块连接上变频模块；上变频模块上接有发射天线或射频电缆；其中，DSP处理模块，根据上位机设定的用户运动场景，模拟并生成用户仿真时刻的运动轨迹；根据上位机发来的导航电文，提取星历参数，完成GPS导航电文的编码；根据提取出的星历参数计算卫星的位置信息，并结合生成的用户仿真时刻的运动轨迹，预测GPS卫星是否可见，进而计算全部可见卫星在卫星信号发送时刻的初始载波相位和初始伪码相位；FPGA处理模块，将每颗可见卫星分配到相应的信号生成通道；各个通道再根据所分配到的可见卫星的频率信息生成相应的载波和伪码信号；最后将各个通道生成的载波和伪码调制在同步的导航电文上，生成GPS中频数字信号；数模转换模块，将生成的GPS中频数字信号转变为GPS中频模拟信号后送入到上变频模块中；上变频模块，将GPS中频模拟信号变频到GPS的标准射频频率，并通过发射天线或射频电缆输出给GPS接收机。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：纪元法，王守华，孙希延，符强，吴孙勇，严素清，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：