CN109600708B - 伪卫星发射端及其载波相位同步的方法 - Google Patents

伪卫星发射端及其载波相位同步的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109600708B
CN109600708B CN201811418774.0A CN201811418774A CN109600708B CN 109600708 B CN109600708 B CN 109600708B CN 201811418774 A CN201811418774 A CN 201811418774A CN 109600708 B CN109600708 B CN 109600708B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
value
carrier
path
intermediate frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811418774.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109600708A (zh
Inventor
邓洪高
薛龙飞
孙希延
纪元法
符强
王守华
严素清
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Electronic Technology
Original Assignee
Guilin University of Electronic Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Electronic Technology filed Critical Guilin University of Electronic Technology
Priority to CN201811418774.0A priority Critical patent/CN109600708B/zh
Publication of CN109600708A publication Critical patent/CN109600708A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109600708B publication Critical patent/CN109600708B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/001—Synchronization between nodes
    • H04W56/0015—Synchronization between nodes one node acting as a reference for the others
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/021—Services related to particular areas, e.g. point of interest [POI] services, venue services or geofences
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/023—Services making use of location information using mutual or relative location information between multiple location based services [LBS] targets or of distance thresholds
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/33—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for indoor environments, e.g. buildings
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/0035—Synchronisation arrangements detecting errors in frequency or phase

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种伪卫星发射端载波相位同步的方法，包括生成至少四路中频信号并经处理产生至少四路射频信号；获取各路射频信号并经处理重新得到相应的各路中频信号；对各路中频信号进行捕获、跟踪解算后得到各路载波相位值；将作为比较信号的各路信号的载波相位值分别与作为基准信号的一路信号的载波相位值做差计算得到至少三个载波相位差值；将各载波相位差值补偿到相应一路信号前一时刻的载波相位值作为相位输入值根据特定算法产生具有新的载波相位的载波；在当前时刻分别用相应具有新的初始相位值的载波对相应基带信号进行调制生成新的中频信号。本发明还公开了一种伪卫星发射端。能够实现发射端各路信号载波相位的同步，有利于提高定位精度。

Description

伪卫星发射端及其载波相位同步的方法
技术领域
本发明涉及伪卫星定位技术领域，尤其涉及一种伪卫星发射端及其载波相位同步的方法。
背景技术
目前使用的室内定位采用的技术是载波相位差进行定位的，由伪卫星主站发射模拟卫星信号，接收机通过接收模拟卫星信号，通过测量四颗卫星到接收机的载波相位差的相对变化值进行定位。
然而，这一系统存在无法保证伪卫星发射端载波相位同步的问题，从而导致接收机接收到的载波相位相对变化误差较大，对定位结果影响很大；当发射端的载波相位差别很大时，甚至会导致系统不能正常定位。
发明内容
本发明为解决上述技术问题提供一种伪卫星发射端及其载波相位同步的方法，能够实现发射端各路信号载波相位的同步，有利于提高定位精度。
为解决上述技术问题，本发明提供一种伪卫星发射端载波相位同步的方法，包括如下步骤：生成至少四个基带信号和同频同相且与所述基带信号数量相同的载波，分别用一所述载波对一所述基带信号进行调制产生至少四路中频信号；对各路所述中频信号经数模转换和上变频混频后产生至少四路射频信号；参考天线获取各路所述射频信号，然后对各路所述射频信号进行下变频混频和模数转换处理后重新得到相应的各路所述中频信号；对各路所述中频信号进行捕获、跟踪并解算得到各路载波相位值；将其中一路信号作为基准信号、并将其余各路信号作为比较信号，将作为比较信号的各路信号的载波相位值分别与作为基准信号的一路信号的载波相位值做差计算得到至少三个载波相位差值；将各所述载波相位差值补偿到相应一路信号前一时刻的载波相位值以作为相位输入值根据特定算法产生具有新的初始相位的载波；在当前时刻，对于作为比较信号的各路信号，分别用相应所述具有新的初始相位的载波对相应所述基带信号进行调制生成新的中频信号。
进一步地，对各路所述中频信号进行捕获、跟踪并解算得到各路载波相位值的步骤之后，包括：对各路所述中频信号进行捕获、跟踪并解算得到多普勒值，在第一周期内分别对各路信号的多普勒值进行积分进而得到积分多普勒值；将作为比较信号的各路信号的积分多普勒值分别与作为基准信号的一路信号的积分多普勒值做差进而得到至少三个积分多普勒偏差值；将各所述积分多普勒偏差值分别与阈值进行比较，在相应一路信号的所述积分多普勒偏差值超过所述阈值时，在当前时刻、并在调制产生该路中频信号的过程中对所述中频信号的功率进行适应性调整。
进一步地，在当前时刻、并在调制产生该路中频信号的过程中对所述中频信号的功率进行适应性调整的步骤中，包括：检测该路信号的载噪比；将所述载噪比与载噪比设定值做差计算得到载噪比偏差值；将所述载噪比偏差值乘以一个比例系数作为输入偏差值，并在第二周期内对输入偏差值做积分运算，进而通过PID算法对相应所述中频信号的功率进行调节。
进一步地，在将各所述积分多普勒偏差值分别与阈值进行比较的步骤中，包括：在相应一路信号的积分多普勒偏差值超过阈值时，用基准信号此刻的积分多普勒值代替比较信号该处的积分多普勒值。
进一步地，在对各路所述中频信号进行捕获、跟踪并解算得到各路载波相位值的步骤中，包括：对各路所述中频信号进行捕获、跟踪并解算得到多普勒值，在包括多个所述第一周期的第三周期内对所述多普勒值进行积分进而得到所述载波相位值；所述特定算法采用cordic算法，或者，所述特定算法采用查表法。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器配置执行如上述任一项实施例所述的伪卫星发射端载波相位同步的方法的步骤。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种伪卫星发射端，包括：电源模块；时钟模块，与所述电源模块电连接；数字基带模块，分别与所述电源模块和时钟模块电连接，用于生成至少四个基带信号和利用所述时钟模块产生的本振信号产生同频同相且与所述基带信号数量相同的载波，并分别用一所述基带信号对一所述载波进行调制产生至少四路中频信号；至少四路均由数模转换模块和与所述数模转换模块电连接的上变频模块构成的发射链路，各所述发射链路中的所述数模转换模块均与所述数字基带模块电连接，用于对各路所述中频信号经所述数模转换模块进行数模转换和经所述上变频模块进行上变频处理后产生至少四路射频信号；以及一路由下变频模块和与所述下变频模块电连接的模数转换模块构成的反馈链路，所述模数转换模块与所述数字基带模块电连接，用于获取各路所述射频信号并对各路所述射频信号经所述下变频模块进行混频和经所述模数转换模块进行模数转换处理后重新得到相应的各路所述中频信号；其中，所述数字基带模块还用于对重新得到的各路所述中频信号进行捕获、跟踪并解算得到各路载波相位值，并将其中一路信号作为基准信号、并将其余各路信号作为比较信号，将作为比较信号的各路信号的载波相位值分别与作为基准信号的一路信号的载波相位值做差计算得到至少三个载波相位差值，然后将各所述载波相位差值补偿到相应一路信号前一时刻的载波相位值以作为相位输入值根据特定算法产生具有新的初始相位的载波，进而在当前时刻对于作为比较信号的各路信号，分别用相应所述具有新的初始相位的载波对相应所述基带信号进行调制生成新的中频信号。
进一步地，所述数字基带模块，还用于对各路所述中频信号进行捕获、跟踪并解算得到多普勒值，在第一周期内分别对各路信号的多普勒值进行积分进而得到积分多普勒值；将作为比较信号的各路信号的积分多普勒值分别与作为基准信号的一路信号的积分多普勒值做差进而得到至少三个积分多普勒偏差值；将各所述积分多普勒偏差值分别与阈值进行比较，在相应一路信号的所述积分多普勒偏差值超过所述阈值时，在当前时刻、并在调制产生该路中频信号的过程中对所述中频信号的功率进行适应性调整。
进一步地，所述数字基带模块，还用于在当前时刻、并在调制产生该路中频信号的过程中对所述中频信号的功率进行适应性调整的步骤中，检测该路信号的载噪比；将所述载噪比与载噪比设定值做差计算得到载噪比偏差值；将所述载噪比偏差值乘以一个比例系数作为输入偏差值，并在第二周期内对输入偏差值做积分运算，进而通过PID算法对相应所述中频信号的功率进行调节；所述数字基带模块，还用于在将各所述积分多普勒偏差值分别与阈值进行比较的步骤中，在相应一路信号的积分多普勒偏差值超过阈值时，用基准信号此刻的积分多普勒值代替比较信号该处的积分多普勒值。
进一步地，各所述发射链路的上变频模块与所述反馈链路的下变频模块之间线缆连接或者无线连接，其中，两者在通过无线连接时，各所述上变频模块分别连接一根作为伪卫星信号的发射天线，所述下变频模块连接一根参考天线作为反馈回路的接收天线；所述伪卫星发射端包括与所述数字基带模块串口连接的WiFi接收模块，用于接收用户站经WiFi发送模块反馈回来的对所述伪卫星发射端发射的各路射频信号解算出来的载噪比，进而所述数字基带模块还用于将所述WiFi接收模块接收到的载噪比与载噪比设定值做差计算得到载噪比偏差值；将所述载噪比偏差值乘以一个比例系数作为输入偏差值，并在第二周期内对输入偏差值做积分运算，进而通过PID算法对相应所述中频信号的功率进行调节。
本发明的伪卫星发射端及其载波相位同步的方法，具有如下有益效果：
通过在伪卫星发射端中设置发射链路和反馈链路，能够根据环路反馈调节对发射端载波相位进行修正，保证载波相位同步，提高定位精度；
通过跳点检测，并在跳点超过阈值处根据环路反馈调节对发射端的信号功率进行控制，能够维持发射端发射的中频信号的稳定性，减小跳点带来的不良影响；
此外，通过跳点检测，并在跳点超过阈值处用一较小的替换值代替跳点处原来的积分多普勒偏差值以实现对跳点处的修正，能够更好地保障发射端信号功率的稳定性。
附图说明
图1是本发明伪卫星发射端载波相位同步的方法第一实施例的流程图。
图2是本发明伪卫星发射端载波相位同步的方法第二实施例的流程图。
图3是本发明伪卫星发射端载波相位同步的方法第三实施例的流程图。
图4是本发明伪卫星发射端载波相位同步的方法中在未进行功率自动调控前的积分多普勒差值的示意图。
图5是本发明伪卫星发射端载波相位同步的方法中在进行功率自动调控后的积分多普勒差值的示意图。
图6是本发明伪卫星发射端载波相位同步的方法中在在功率调节的基础上进行的跳点检测修正后的积分多普勒差值的示意图。
图7是本发明伪卫星系统第一实施例的模块示意图。
图8是本发明伪卫星系统第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种伪卫星发射端载波相位同步的方法。该方法尤其适用于室内定位和导航，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S101，生成至少四个基带信号和与基带信号数量相同且同频同相的载波，分别用一载波对一基带信号进行调制产生至少四路中频信号。
其中，不同基带信号中带有不同的标识码如CA码以供辨别出不同路信号。该同频同相的载波通常利用同一时钟模块（同一恒温晶振）生成的本振信号而产生。
步骤S102，对各路中频信号经数模转换和上变频混频后产生至少四路射频信号。
步骤S103，获取各路射频信号，然后对各路射频信号进行下变频和模数转换处理后重新得到相应的各路中频信号。
该步骤S103可以通过有线或者无线的方式获取相应各路射频信号。
步骤S104，对各路中频信号进行捕获、跟踪并解算得到各路载波相位值、积分多普勒值和载噪比。
步骤S105，将其中一路信号作为基准信号、并将其余各路信号作为比较信号，将作为比较信号的各路信号的载波相位值分别与作为基准信号的一路信号的载波相位值做差计算得到至少三个载波相位差值。
本发明中以该伪卫星发射端仅设置基本的四个伪卫星为例进行说明，对应只需要产生四路射频信号。在该步骤S105中，举例以由1号伪卫星发射出来的一路射频信号作为基准信号、并将分别由2、3、4号伪卫星发射出来的各路射频信号作为比较信号。
步骤S106，将各载波相位差值补偿到相应一路信号前一时刻的载波相位值以作为相位输入值根据特定算法产生具有新的初始相位的载波。
其中，该特定算法可以采用cordic算法或者查表法以得到上述具有新的载波相位的载波。其中，cordic算法是动态的，得到载波相位差值以后直接对前一时刻的载波相位值进行补偿，其提供了一种数学计算的逼近方法，可分解为一系列的加减和移位操作，更容易在硬件上实现，而且不占ROM存储资源。而查表法存储了多个完整的载波，查表法需要在算出载波相位差值以后，还要推算频率控制字，然后再累加查表，再修正。因此，从简便性考虑，更优选采用cordic算法。
步骤S107，在当前时刻，对于作为比较信号的各路信号，分别用相应具有新的载波相位的载波对相应基带信号进行调制重新生成新的中频信号。
其中，在当前时刻，对于作为基准信号的那一路信号，就不需要对其载波相位进行调整了，也即上述对载波相位的调整仅针对作为比较信号的各路信号而言。
重复上述步骤S101～步骤S107，能够在发射端实现对载波相位进行修正使其同步（即使载波相位平齐），解决由于钟漂原因、模块不稳定等原因导致的发射端载波相位不同步问题，进而能够提高后续的定位精度。
在一较佳实施例中，该方法在发射端对载波相位值（积分多普勒值的累加）调整的过程中，还可以同时通过如下步骤解决由于积分多普勒值的突变引起信号功率的变化而产生的跳点的问题，其中，跳点能够反映载噪比等信息的突变，在跳点处需要进行相应调整和控制以克服相应突变可能会导致的不良影响。
具体而言，如图2所示，在上述步骤S104之后，即对各路中频信号进行捕获、跟踪并解算得到各路载波相位值的步骤之后，包括：
步骤S1041，对各路中频信号进行捕获、跟踪并解算得到多普勒值，在第一周期内分别对各路信号的多普勒值进行积分进而得到积分多普勒值。该多个积分多普勒值分别用SV1、SV2、SV3、SV4表示。
举例该第一周期设置为10ms。
步骤S1042，将作为比较信号的各路信号的积分多普勒值分别与作为基准信号的一路信号的积分多普勒值做差进而得到至少三个积分多普勒偏差值。该三个积分多普勒偏差值分别表示为（SV1-SV2）、（SV1-SV3）和（SV1-SV4）。
步骤S1043，将各积分多普勒偏差值分别与阈值进行比较，在相应一路信号的积分多普勒偏差值超过阈值时，在当前时刻、并在调制产生该路中频信号的过程中对中频信号的功率进行适应性调整。
进一步地，如图3所示，在步骤S1043中，具体在当前时刻、并在调制产生该路中频信号的过程中对中频信号的功率进行适应性调整的步骤中，包括：
步骤S1044，检测该路信号的载噪比。
步骤S1045，将载噪比与载噪比设定值做差计算得到载噪比偏差值。
步骤S1046，将载噪比偏差值乘以一个比例系数作为输入偏差值，并在第二周期内对输入偏差值做积分运算，进而通过PID算法对相应中频信号的功率进行调节。
该步骤S1046中，设置的比例系数为一个经验值，需要根据实际情况具体调控，举例可以设置为0.5。较佳的，载噪比设定值可以根据用户站（具有导航功能的设备如手机、手表、平板电脑、导航仪等）的可接收发射端发射信号的载噪比范围来进行确定，如该用户站可接收的载噪比范围为40～52时，可以将该载噪比设定值确定为该范围内的任意值，优选为可确定为其中间值如47，进而围绕这个载噪比设定值对发射端发射的中频信号的功率进行调节，保证用户站接收发射端发射出的射频信号的载噪比能够一直稳定在预设的载噪比值处，从而避免丢星的问题。在PID算法中，输入偏差值、输入偏差值的积分值作为PID算法的输入参数，进而可以计算出输出参数（即功率调节值）。其中，对作为比较信号的每一路信号都进行该操作。
其中，为了消除后续在对功率进行比例控制引起的输入偏差，需要对输入偏差值随时间进行累积，即当有输入偏差值存在时，就要将输入偏差值随时间不断累积起来以消除输入偏差。消除积分偏差的速度是由积分时间决定的，积分时间越小，积分速度就越大，偏差消除就越快。举例该第二周期为10ms。
未对中频信号功率进行调整前的示意图如图4所述，而在对中频信号功率调整后的效果图具体可如图5所示。
更优地，在步骤S1043中，具体在将各积分多普勒偏差值分别与阈值进行比较的步骤中，包括：
在相应一路信号的积分多普勒偏差值超过阈值时，可以用基准信号此刻的积分多普勒值代替比较信号该处的积分多普勒值。这样能够更好地对齐各路信号的载波相位。其中，该阈值举例可以设置为0.05Hz，并对作为比较信号的每一路信号都进行该操作。
其中，在发射端对中频信号的功率进行控制结合对跳点处积分多普勒值的替换，能够更好地保障发射端信号功率的稳定性和载波相位的对齐。
在对中频信号结合功率调整和跳点处积分多普勒偏差值修正后的效果图具体可如图6所示。
上述步骤S104中，得到载波相位值的过程主要包括：对各路中频信号进行捕获、跟踪并解算得到多普勒值，进而在包括多个第一周期的第三周期内对积分多普勒值进行累加进而得到载波相位值。其中，该第三周期举例可以设置为1s。
在一具体实施例中，该方法在进行步骤S102之后，还包括：
获取用户站反馈的载噪比。
其中，该获取步骤可以通过在伪卫星发射端设置WiFi接收模块以接收对应由用户站的WiFi发送模块发送的载噪比。且用户站按一定周期输出载噪比信息，该周期举例可以设置为1s。
检测载噪比是否超出设定的阈值范围。
其中，该阈值范围常根据用户站被配置的接收功率而设定，举例如40～52。而载噪比预设值一般为47为佳。
如果检测到载噪比偏离载噪比预设值，则采用PID算法在当前时刻对发射端中产生的中频信号进行功率调整。
即检测到载噪比低于例如上述的47或者高于例如上述的47，则采用PID算法在当前时刻对发射端中产生的中频信号进行功率调整。且该具体PID算法同样可以按照上述的步骤S1044～步骤S1046进行，即围绕这个设定的目标值如47进行调控。
通过该实施例，能够解决由于用户站中接收天线的移动离伪卫星发射端的距离有所变化导致的四颗伪卫星存在载噪比的增大或减小的问题，从而有效避免用户站因接收天线移动引起的载噪比跳动问题。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器配置执行如上述任一项实施例的伪卫星发射端载波相位同步的方法的步骤。
本发明还提供一种伪卫星发射端。结合图7和图8进行参阅，该伪卫星发射端1尤其适用于室内定位和导航，该伪卫星发射端1包括：
电源模块101，用于为各部件提供工作电源。
时钟模块102，与电源模块101电连接，其具有恒温晶振。
数字基带模块103，分别与电源模块101和时钟模块102电连接，用于生成至少四个基带信号和利用时钟模块102产生的本振信号产生同频同相且与基带信号数量相同的载波，并分别用一载波对一基带信号进行调制产生至少四路中频信号。
至少四路均由数模转换模块（DAC）104和与数模转换模块104电连接的上变频模块105构成的发射链路，各发射链路中的数模转换模块104均与数字基带模块103电连接。各发射链路用于对各路中频信号经数模转换模块104进行数模转换和经上变频模块105进行混频后产生至少四路射频信号；
以及一路由下变频模块106和与下变频模块106电连接的模数转换模块(ADC)107构成的反馈链路，模数转换模块107与数字基带模块103电连接。该反馈链路用于获取各路射频信号并对各路射频信号经下变频模块106进行下变频混频和经模数转换模块107进行模数转换处理后重新得到相应的各路中频信号。
其中，该数字基带模块103还用于对重新得到的各路中频信号进行捕获、跟踪并解算得到各路载波相位值，将其中一路信号作为基准信号、并将其余各路信号作为比较信号，将作为比较信号的各路信号的载波相位值分别与作为基准信号的一路信号的载波相位值做差计算得到至少三个载波相位差值，然后将各载波相位差值补偿到相应一路信号前一时刻的载波相位值以作为相位输入值根据特定算法产生具有新的初始相位的载波，进而在当前时刻对于作为比较信号的各路信号，分别用相应具有新的载波相位的载波对相应基带信号进行调制生成新的中频信号。
在一具体实施例中，数字基带模块103，还用于对各路中频信号进行捕获、跟踪并解算得到多普勒值，在第一周期内分别对各路信号的多普勒值进行积分进而得到积分多普勒值；将作为比较信号的各路信号的积分多普勒值分别与作为基准信号的一路信号的积分多普勒值做差进而得到至少三个积分多普勒偏差值；将各积分多普勒偏差值分别与阈值进行比较，在相应一路信号的积分多普勒偏差值超过阈值时，在当前时刻、并在调制产生该路中频信号的过程中对中频信号的功率进行适应性调整。
较佳的，该数字基带模块103，还用于在当前时刻、并在调制产生该路中频信号的过程中对中频信号的功率进行适应性调整的步骤中，检测该路信号的载噪比；将载噪比与载噪比设定值做差计算得到载噪比偏差值；将载噪比偏差值乘以一个比例系数作为输入偏差值，并在第二周期内对输入偏差值做积分运算，进而通过PID算法对相应中频信号的功率进行调节。
较佳的，该数字基带模块103，还用于在将各积分多普勒偏差值分别与阈值进行比较的步骤中，在相应一路信号的积分多普勒偏差值超过阈值时，可以用基准信号此刻的积分多普勒值代替比较信号该处的积分多普勒值。
上述实施例中，各发射链路的上变频模块105与反馈链路的下变频模块106之间电连接或者无线连接。两者直接电连接时，各上变频模块105直接通过线缆与下变频模块106电连接。两者在通过无线连接时，各上变频模块105分别连接一根作为伪卫星的发射天线108，下变频模块106连接一根参考天线109作为接收天线，通过各天线108与参考天线109进行信号的收发。
上述实施例中，伪卫星发射端1中数字基带模块103举例可以由相互电连接的FPGA和DSP构成。其中，FPGA通常与数模转换模块104以及模数转换模块107电连接，主要用于信号的捕获、跟踪；DSP通常与时钟模块102电连接，由于其强大的性能常用于信号的调制、捕获、跟踪并解算及相应对信号的检测和计算。
具体如，在进行载波相位同步时，由DSP经计算产生具有新的载波相位的载波并对基带信号进行调制；在对中频信号的功率进行调整时，FPGA根据DSP发送过来的功率控制值使用状态机对中频信号的功率进行调节，即在FPGA中进行截位操作或者进行位扩展可实现信号功率的增大缩小。
在一具体实施例中，伪卫星发射端1设置有WiFi接收模块110，该WiFi接收模块110与数字基带模块103电连接。该WiFi接收模块110用于获取用户站2通过其自带WiFi发送模块203反馈的载噪比，其中，该用户站2包括接收机201、与接收机201连接的用户天线202和WiFi发送模块203，接收机201可以对用户天线202接收的射频信号解算出载噪比。进而使用WiFi接收模块110接收由WiFi发送模块203发出的的载噪比，然后将载噪比传入该数字基带模块103还用于检测载噪比是否偏离设定的目标值，并在检测到载噪比偏离了目标值时，则采用PID算法在当前时刻对发射端1中产生的中频信号进行功率调整，具体的，可以使用如步骤S1044～S1046的方法从阈值范围内选取如中间值如47来进行相关处理以实现对中频信号功率的调整。
上述实施例中，伪卫星发射端1还设置有上位机111，该上位机111与数字基带模块103电连接。上位机111用于监控反馈至数字基带模块103的载噪比以供用户查看，该上位机111还可以用于为数字基带模块103具体如为DSP设置各类检测、运算的阈值。
本发明的伪卫星发射端及其载波相位同步的方法，具有如下有益效果：
通过在伪卫星发射端中设置发射链路和反馈链路，能够根据环路反馈调节对发射端载波相位进行修正，保证载波相位同步，提高定位精度；
通过跳点检测，并在跳点超过阈值处根据环路反馈调节对发射端的信号功率进行控制，能够维持发射端发射的中频信号的稳定性，减小跳点带来的不良影响；
此外，通过跳点检测，并在跳点超过阈值处用一较小的替换值代替跳点处原来的积分多普勒偏差值以实现对跳点处的修正，能够更好地保障发射端信号功率的稳定性。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种伪卫星发射端载波相位同步的方法，其特征在于，包括如下步骤：
生成至少四个基带信号和同频同相且与所述基带信号数量相同的载波，分别用一所述载波对一所述基带信号进行调制产生至少四路中频信号；
对各路所述中频信号经上变频混频和数模转换处理后产生至少四路射频信号；
参考天线获取各路所述射频信号，然后对各路所述射频信号进行下变频混频和模数转换处理后重新得到相应的各路所述中频信号；
对各路所述中频信号进行捕获、跟踪并解算出各路载波相位值；
将其中一路信号作为基准信号、并将其余各路信号作为比较信号，将作为比较信号的各路信号的载波相位值分别与作为基准信号的一路信号的载波相位值做差计算得到至少三个载波相位差值；
将各所述载波相位差值补偿到相应一路信号前一时刻的载波相位值以作为相位输入值根据特定算法产生具有新的初始相位的载波；
在当前时刻，对于作为比较信号的各路信号，分别用相应所述新的载波对相应所述基带信号进行调制生成新的中频信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对各路所述中频信号进行捕获、跟踪并解算得到各路载波相位值的步骤之后，包括：
对各路所述中频信号进行捕获、跟踪后，解算出多普勒值，在第一周期内分别对各路信号的多普勒值进行积分进而得到积分多普勒值；
将作为比较信号的各路信号的积分多普勒值分别与作为基准信号的一路信号的积分多普勒值做差进而得到至少三个积分多普勒偏差值；
将各所述积分多普勒偏差值分别与阈值进行比较，在相应一路信号的所述积分多普勒偏差值超过所述阈值时，在当前时刻、并在调制产生该路中频信号的过程中对所述中频信号的功率进行适应性调整。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在当前时刻、并在调制产生该路中频信号的过程中对所述中频信号的功率进行适应性调整的步骤中，包括：
检测该路信号的载噪比；
将所述载噪比与载噪比设定值做差计算得到载噪比偏差值；
将所述载噪比偏差值乘以一个比例系数作为输入偏差值，并在第二周期内对输入偏差值做积分运算，进而通过PID算法对相应所述中频信号的功率进行调节。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在将各所述积分多普勒偏差值分别与阈值进行比较的步骤中，包括：
在相应一路信号的积分多普勒偏差值超过阈值时，用基准信号此刻的积分多普勒值代替比较信号该处的积分多普勒值。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
在对各路所述中频信号进行捕获、跟踪并解算得到各路载波相位值的步骤中，包括：对各路所述中频信号进行捕获、跟踪并解算得到多普勒值，在包括多个所述第一周期的第三周期内对所述积分多普勒值进行累加进而得到所述载波相位值；
所述特定算法采用cordic算法，或者，所述特定算法采用查表法。
6.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，其特征在于：
所述计算机程序被处理器配置执行如权利要求1～5任一项所述的伪卫星发射端载波相位同步的方法的步骤。
7.一种伪卫星发射端，其特征在于，包括：
电源模块；
时钟模块，与所述电源模块电连接；
数字基带模块，分别与所述电源模块和时钟模块电连接，用于生成至少四个基带信号和利用所述时钟模块产生的本振信号产生同频同相且与所述基带信号数量相同的载波，并分别用一所述载波对一所述基带信号进行调制产生至少四路中频信号；
至少四路均由数模转换模块和与所述数模转换模块电连接的上变频模块构成的发射链路，各所述发射链路中的所述数模转换模块均与所述数字基带模块电连接，用于对各路所述中频信号经所述数模转换模块进行数模转换和经所述上变频模块进行上变频处理后产生至少四路射频信号；
以及一路由下变频模块和与所述下变频模块电连接的模数转换模块构成的反馈链路，所述模数转换模块与所述数字基带模块电连接，用于获取各路所述射频信号并对各路所述射频信号经所述下变频模块进行下变频和经所述模数转换模块进行模数转换处理后重新得到相应的各路所述中频信号；
其中，所述数字基带模块还用于对重新得到的各路所述中频信号进行捕获、跟踪解算得到各路载波相位值，并将其中一路信号作为基准信号、并将其余各路信号作为比较信号，将作为比较信号的各路信号的载波相位值分别与作为基准信号的一路信号的载波相位值做差计算得到至少三个载波相位差值，然后将各所述载波相位差值补偿到相应一路信号前一时刻的载波相位值以作为相位输入值,根据特定算法产生具有新的初始相位的载波，进而在当前时刻对于作为比较信号的各路信号，分别用相应所述新的载波对相应所述基带信号进行调制生成新的中频信号。
8.根据权利要求7所述的伪卫星发射端，其特征在于：
所述数字基带模块，还用于对各路所述中频信号进行捕获、跟踪并解算得到多普勒值，在第一周期内分别对各路信号的多普勒值进行积分进而得到积分多普勒值；将作为比较信号的各路信号的积分多普勒值分别与作为基准信号的一路信号的积分多普勒值做差进而得到至少三个积分多普勒偏差值；将各所述积分多普勒偏差值分别与阈值进行比较，在相应一路信号的所述积分多普勒偏差值超过所述阈值时，在当前时刻、并在调制产生该路中频信号的过程中对所述中频信号的功率进行适应性调整。
9.根据权利要求8所述的伪卫星发射端，其特征在于：
所述数字基带模块，还用于在当前时刻、并在调制产生该路中频信号的过程中对所述中频信号的功率进行适应性调整的步骤中，检测该路信号的载噪比；将所述载噪比与载噪比设定值做差计算得到载噪比偏差值；将所述载噪比偏差值乘以一个比例系数作为输入偏差值，并在第二周期内对输入偏差值做积分运算，进而通过PID算法对相应所述中频信号的功率进行调节；
所述数字基带模块，还用于在将各所述积分多普勒偏差值分别与阈值进行比较的步骤中，在相应一路信号的积分多普勒偏差值超过阈值时，用基准信号此刻的积分多普勒值代替比较信号该处的积分多普勒值。
10.根据权利要求7所述的伪卫星发射端，其特征在于：
各所述发射链路的上变频模块与所述反馈链路的下变频模块之间可以为线缆连接或者无线连接，其中，两者在通过无线连接时，各所述上变频模块分别连接一根作为伪卫星的天线，所述下变频模块连接一根参考天线；
所述伪卫星发射端包括与所述数字基带模块通过串口连接的WiFi接收模块，用于接收用户站经WiFi发送模块反馈回来的对所述伪卫星发射端发射的各路射频信号解算出来的载噪比，进而所述数字基带模块还用于将所述WiFi接收模块接收到的载噪比与载噪比设定值做差计算得到载噪比偏差值；将所述载噪比偏差值乘以一个比例系数作为输入偏差值，并在第二周期内对输入偏差值做积分运算，进而通过PID算法对相应所述中频信号的功率进行调节。
CN201811418774.0A 2018-11-26 2018-11-26 伪卫星发射端及其载波相位同步的方法 Active CN109600708B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811418774.0A CN109600708B (zh) 2018-11-26 2018-11-26 伪卫星发射端及其载波相位同步的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811418774.0A CN109600708B (zh) 2018-11-26 2018-11-26 伪卫星发射端及其载波相位同步的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109600708A CN109600708A (zh) 2019-04-09
CN109600708B true CN109600708B (zh) 2020-07-10

Family

ID=65959791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811418774.0A Active CN109600708B (zh) 2018-11-26 2018-11-26 伪卫星发射端及其载波相位同步的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109600708B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111342888B (zh) * 2020-04-02 2023-06-06 桂林电子科技大学 一种无线反馈式伪卫星系统时间同步方法和系统
CN111596323A (zh) * 2020-06-17 2020-08-28 中国电子科技集团公司第三十六研究所 一种伪卫星星座校准方法与系统
CN113067622B (zh) * 2021-02-25 2022-08-12 上海卫星工程研究所 复合场景多源信号发生自主校偏装置及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5448203A (en) * 1993-04-09 1995-09-05 Nec Corporation Negative-feedback amplifier and feedback controlling method thereof
EP2228900A2 (en) * 2009-03-12 2010-09-15 Fujitsu Limited Phase correcting apparatus and distortion compensating apparatus for radio transmitter
US7925232B2 (en) * 2007-04-05 2011-04-12 Raysat Inc Reduced cost mobile satellite antenna system using a plurality of satellite transponders
CN102215104A (zh) * 2011-05-31 2011-10-12 上海交通大学 基于延迟锁相环的微波信号远距离稳相光纤传输装置
CN103533632A (zh) * 2013-10-09 2014-01-22 清华大学 一种基于相位补偿的自由空间频率信号传输系统
CN103916201A (zh) * 2014-03-26 2014-07-09 中国科学院国家天文台 一种天线信号初始相位差、时延和频率差估计装置与方法
CN106253324A (zh) * 2016-07-19 2016-12-21 东北大学 带决策器的光伏微电网逆变器同步控制装置及其控制方法
CN207625568U (zh) * 2017-12-03 2018-07-17 贵州理工学院 一种多通道无线相位同步装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7397312B2 (en) * 2005-07-28 2008-07-08 Agilent Technologies, Inc. Spectrum analyzer and method for correcting frequency errors
CN101964449A (zh) * 2010-08-27 2011-02-02 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种星载相控阵发射天线的在轨校正装置
CN106911624B (zh) * 2017-02-27 2020-01-03 北京睿信丰科技有限公司 一种通道补偿校准方法与系统
CN108011653B (zh) * 2017-12-15 2019-12-13 北京卫星信息工程研究所 基于自适应的快速捕获跟踪系统及方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5448203A (en) * 1993-04-09 1995-09-05 Nec Corporation Negative-feedback amplifier and feedback controlling method thereof
US7925232B2 (en) * 2007-04-05 2011-04-12 Raysat Inc Reduced cost mobile satellite antenna system using a plurality of satellite transponders
EP2228900A2 (en) * 2009-03-12 2010-09-15 Fujitsu Limited Phase correcting apparatus and distortion compensating apparatus for radio transmitter
CN102215104A (zh) * 2011-05-31 2011-10-12 上海交通大学 基于延迟锁相环的微波信号远距离稳相光纤传输装置
CN103533632A (zh) * 2013-10-09 2014-01-22 清华大学 一种基于相位补偿的自由空间频率信号传输系统
CN103916201A (zh) * 2014-03-26 2014-07-09 中国科学院国家天文台 一种天线信号初始相位差、时延和频率差估计装置与方法
CN106253324A (zh) * 2016-07-19 2016-12-21 东北大学 带决策器的光伏微电网逆变器同步控制装置及其控制方法
CN207625568U (zh) * 2017-12-03 2018-07-17 贵州理工学院 一种多通道无线相位同步装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
伪卫星网络时频同步系统设计与实现;纪元法;《嵌入式技术》;20180630;全文 *
室内伪卫星定位系统及发射机的设计与实现;杨坤;《桂林电子科技大学学报》;20180831;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109600708A (zh) 2019-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109600708B (zh) 伪卫星发射端及其载波相位同步的方法
KR100819363B1 (ko) 다채널 수신기들에서의 자동 주파수 제어 프로세싱
US20150222469A1 (en) Compensation appartus, signal generator and wireless communication equipment
US9001865B2 (en) System and device for generating reference signal, and timing signal supply device
JP2006514267A (ja) 位置決め機能を有する通信デバイスの周波数管理のためのシステムおよび方法
US10063245B2 (en) Reference signal generator
JP2013168990A (ja) 多出力周波数シンセサイザにおける周波数制御のための装置と方法
CN108521324B (zh) 一种同步时钟装置
EP3861641B1 (en) Multi-mode frequency compensation in mobile terminals
CN101213783A (zh) 采用自适应参考频率校正的同步方案
US10644913B2 (en) Carrier leakage correction method for quadrature modulator
EP1821114A2 (en) Apparatus and method for sharing a TCXO of a mobile terminal using a global positioning system in a mobile communication system
US20170195002A1 (en) Phase rotator for compensating transceiver impairments
US20140091842A1 (en) Hybrid AFC using DCXO and RF PLL
KR20050077683A (ko) 무선 기지국 시스템에서의 위상 에러 보정장치 및 그 방법
JP5422924B2 (ja) 発振装置、受信装置および発振制御方法
US20070155342A1 (en) Method and apparatus for adjusting frequencies of radio communication devices
JP5272893B2 (ja) デジタル無線機のａｆｃ回路及びａｆｃ制御方法
US8687748B2 (en) Radio frequency control for communication systems
US7711338B2 (en) Frequency offset correction based on the presence or absence of a received signal
US11489656B2 (en) Wireless station and method of correcting frequency error
US8446992B2 (en) Digital exciter having pilot signal compensation
CN105699989B (zh) 一种北斗rdss终端多普勒频率补偿的方法及终端
US20150349943A1 (en) Method and apparatus for generating sampling frequency
CN102257730B (zh) 用于无线通信中的频率控制的方法和设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant