CN113381800B - 一种全向rdss通信终端、报文接收方法和发送方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种全向RDSS通信终端、报文接收方法和发送方法，解决现有技术的RDSS通信方案所存在的成本高、资源占用高和可靠性低的问题。该全向RDSS通信终端，包括电性连接的N个天线、N组射频通道、一个包括N组基带逻辑组的基带处理器、一个IC卡和一个中央处理器，所述中央处理器与所述基带处理器通过总线连接；其中，N个所述天线、N个所述射频通道和N个所述基带逻辑组一一对应形成N个逻辑通道组，N大于或等于2；在通信时所述中央处理器用于由N个所述逻辑通道组中，确定工作状态符合要求的一个所述逻辑通道组作为当前通道组，并控制所述当前通道组内的所述基带逻辑组进行报文解调或调制。

Description

一种全向RDSS通信终端、报文接收方法和发送方法

技术领域

本申请涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种全向RDSS通信终端、报文接收方法和发送方法。

背景技术

北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、全球导航卫星系统(GLObal NAvigation Satellite System，GNSS)之后的第三个成熟的卫星导航系统。BDS、GPS、GNSS、欧盟的伽利略卫星导航系统(Galileo Satellite NavigationSystem，GSNS)，是联合国卫星导航委员会已认定的全球卫星导航系统供应商。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，提供区域导航卫星系统(Radio Navigation Satellite System，RNSS)的导航定位和卫星无线电定位系统(Radio Determination Satel-lite System，RDSS)的短报文通信功能，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力。目前，它已广泛应用于导航制导、工程测量、地球动力学、气象学和大气物理学等领域。

北斗RDSS是一种有源服务。用户需要响应服务波束并将观测数据回传到中心站才能定位。其特点是通过用户应答，在完成定位的同时，完成了向外部系统的用户位置报告和信息传递。因为卫星和地面通信链路的带宽和容量有限，所以必须对用户的服务频度加以限制。

北斗RDSS服务是基于北斗地球同步轨道(Geosychronons Earth Orbit，GEO)卫星、地面服务中心和用户终端三部分系统组成。用户终端需要同北斗GEO卫星建立双向联系才能实现短报文通信功能。由于GEO属于地球同步静止卫星，位于赤道上空，终端需要接受到S频点信号，并通过L频点信号将信息上传至GEO卫星才能实现短报文通信，因此要求终端的RDSS天线必须处于L和S波束的辐照下才能正常服务，如图1所示。

但是，飞行器(如飞机、飞艇、导弹等载体)运行姿态随时会发生改变，如图2。在这种情况下，难以保证RDSS通信终端上的天线在飞行器姿态改变时不受遮挡，S波束可能无法到达天线。

常规的解决方案一，是在飞行器多个部位分别部署一套RDSS通信终端，每个RDSS通信终端独立运行，如图3所示，其中包括RDSS通信终端1、RDSS通信终端2和RDSS通信终端3。

常规的解决方案二，布署多个通信组，每个通信组包括天线、射频通道、基带处理器、中央处理器和IC卡，每个通信组由一个总控中央处理器控制，以便载体在不同姿态下都能确保对准GEO，都能完成RDSS通信。如图4所示，以3组通信组为例，包括北斗天线#1至北斗天线#3，第一路射频通道至第三路射频通道，基带1至基带3，CPU1至CPU3，北斗IC卡1至北斗IC卡3，总控单元CPU，其中总控单元CPU与外部设备电性连接。

显然，方案一需要部署多套RDSS终端并相应申请多个IC卡，并占用额外的GEO链路带宽和容量；方案二同样需要申请多个IC卡，占用北斗系统额外的用户容量，且需要基于不同IC卡切换射频通道，有可能导致终端接收的报文不连续。显然，上述现有技术的RDSS通信方案存在成本高、资源占用高和可靠性低的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种全向RDSS通信终端、报文接收方法和发送方法，解决现有技术的RDSS通信方案所存在的成本高、资源占用高和可靠性低的问题。

本申请第一方面，提供一种全向RDSS通信终端，包括电性连接的N个天线、N组射频通道、一个包括N组基带逻辑组的基带处理器、一个IC卡和一个中央处理器，所述中央处理器与所述基带处理器通过总线连接；其中，N个所述天线、N个所述射频通道和N个所述基带逻辑组一一对应形成N个逻辑通道组，N大于或等于2；

所述天线，用于接收S频点信号，以及用于发射L频点信号；

所述射频通道，用于基于相对应的所述天线接收的所述S频点信号，生成数字中频信号；以及，用于基于相对应的所述基带逻辑组提供的待发数字中频信号，生成所述L频点信号；

所述IC卡，用于存储身份识别信息；

所述基带逻辑组，用于基于所述数字中频信号进行RDSS通信的信号捕获和跟踪；还用于基于所述数字中频信号进行报文解调得到接收报文，以及结合所述存储身份识别信息对待发报文进行报文进行调制，生成所述待发数字中频信号；

所述中央处理器，用于由N个所述逻辑通道组中，确定工作状态符合要求的一个所述逻辑通道组作为当前通道组；控制所述当前通道组内的所述基带逻辑组进行报文解调或调制；还用于基于所述身份识别信息对所述接收报文进行数据身份识别和/或解密认证。

可能的实现方式中，所述射频通道生成所述数字中频信号的方式包括滤波、放大、下变频和AD转换；所述射频通道生成所述L频点信号的方式包括调制、上变频、滤波和放大。

可能的实现方式中，所述由N个所述逻辑通道组中，确定工作状态符合要求的一个所述逻辑通道组作为当前通道组，包括：

进行接收报文的通信时，所述中央处理器由N个所述逻辑通道组中，确定信号稳定性高、误码率低和信号功率强度高的一个所述逻辑通道组作为所述当前通道组；

进行发送报文的通信时，所述中央处理器由N个所述逻辑通道组中，确定信号稳定性高和信号功率强度高的一个所述逻辑通道组作为所述当前通道组。

可能的实现方式中，进行接收报文的通信时，所述中央处理器还用于，若确定各所述基带逻辑组的所述接收报文均不完整，则基于各所述基带逻辑组的所述接收报文进行数据拼接，以拼接的结果作为当前次RDSS通信的所述接收报文。

可能的实现方式中，所述基带处理器包括ARM、MIPS、DSP、FPGA和专用基带芯片处理器。

本申请第二方面，提供一种全向RDSS通信的报文接收方法，应用于如上所述的全向RDSS通信终端，包括：

所述中央处理器由N个所述逻辑通道组中，确定工作状态符合要求的一个所述逻辑通道组作为所述当前通道组；

所述中央处理器控制所述当前通道组内的所述基带逻辑组，基于所述数字中频信号进行RDSS通信的信号捕获和跟踪，以及基于所述数字中频信号进行报文解调得到接收报文；其中，所述数字中频信号由所述当前通道组内的所述射频通道，基于相对应的所述天线接收的所述S频点信号生成；

所述中央处理器基于所述IC卡中的所述身份识别信息，对所述接收报文进行数据身份识别和/或解密认证。

可能的实现方式中，确定所述当前通道组，包括：

由N个所述逻辑通道组中，确定信号稳定性高、误码率低和信号功率强度高的一个所述逻辑通道组作为所述当前通道组；

可能的实现方式中，该方法还包括：

若确定各所述基带逻辑组的所述接收报文均不完整，则基于各所述基带逻辑组的所述接收报文进行数据拼接，以拼接的结果作为当前次RDSS通信的所述接收报文。

本申请第三方面，提供一种全向RDSS通信的报文发送方法，应用于如上所述的全向RDSS通信终端，包括：

所述中央处理器由N个所述逻辑通道组中，确定工作状态符合要求的一个所述逻辑通道组作为所述当前通道组；

所述中央处理器向所述当前通道组内的所述基带逻辑组提供所述待发报文；

所述中央处理器控制所述当前通道组内的所述基带逻辑组，基于所述IC内的所述存储身份识别信息对所述待发报文进行调制，生成所述待发数字中频信号；所述待发数字中频信号用于所述当前通道内的所述射频通道生成所述L频点信号，并通过对应的所述天线发送。

可能的实现方式中，确定所述当前通道组，包括：

由N个所述逻辑通道组中，确定信号稳定性高和信号功率强度高的一个所述逻辑通道组作为所述当前通道组。

本申请提供的全向RDSS通信终端，相对应的所述天线、所述射频通道和所述基带逻辑组构成一个所述逻辑通道组，由所述中央处理器对N组所述逻辑通道组进行控制，只需要一个IC卡存储身份识别信息，不占用北斗系统额外的用户容量，不需要布署多个RDSS通信终端，从而降低成本及降低资源占用。在飞行器姿态变化时，由所述中央处理器基于各个所述逻辑通道组的工作状态确定所述当前通道组，可以保证姿态变化时卫星波束对准，也不需要切换射频通道，确保了RDSS通信的可靠性。

附图说明

图1为现有技术的终端的RDSS天线对准GEO卫星的示意图；

图2为现有技术的终端的RDSS天线被遮挡的示意图；

图3为现有技术中飞行器设置多个RDSS通信终端的示意图；

图4为现有技术中RDSS通信终端为多天线多卡方案的架构示意图；

图5为本申请提供的一种全向RDSS通信终端的架构示意图；

图6为本申请提供的一种全向RDSS通信终端的接收报文方法的流程图；

图7为本申请的另一种全向RDSS通信终端的接收报文方法的流程图。

图8为本申请提供的一种全向RDSS通信终端的接收报文方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种全向RDSS通信终端，包括电性连接的N个天线、N组射频通道、一个包括N组基带逻辑组的基带处理器、一个IC卡和一个中央处理器，中央处理器与基带处理器通过总线连接；其中，N个天线、N个射频通道和N个基带逻辑组一一对应形成N个逻辑通道组，N大于或等于2；

天线，用于接收S频点信号，以及用于发射L频点信号；

射频通道，用于基于相对应的天线接收的S频点信号，生成数字中频信号；以及，用于基于相对应的基带逻辑组提供的待发数字中频信号，生成L频点信号；

IC卡，用于存储身份识别信息；

基带逻辑组，用于基于数字中频信号进行RDSS通信的信号捕获和跟踪；还用于基于数字中频信号进行报文解调得到接收报文，以及结合存储身份识别信息对待发报文进行报文进行调制，生成待发数字中频信号；

中央处理器，用于由N个逻辑通道组中，确定工作状态符合要求的一个逻辑通道组作为当前通道组；控制当前通道组内的基带逻辑组进行报文解调或调制；还用于基于身份识别信息对接收报文进行数据身份识别和/或解密认证。

本申请提供的全向RDSS通信终端，相对应的天线、射频通道和基带逻辑组构成一个逻辑通道组，由中央处理器对N组逻辑通道组进行控制，只需要一个IC卡存储身份识别信息，不需要布署多个RDSS通信终端，不占用北斗系统额外的用户容量，从而降低成本及降低资源占用。在飞行器姿态变化时，由中央处理器基于各个逻辑通道组的工作状态确定当前通道组，可以保证姿态变化时卫星波束对准，也不需要切换射频通道，确保了RDSS通信的可靠性。

为了更清晰的了解本申请提供的全向RDSS通信终端，结合图5进行说明，包括：

N个天线，如1号天线、2号天线……N号天线。

N组射频通道，包括第一路射频通道、第二路射频通道……第N路射频通道。

基带处理器，包括N组基带逻辑组，如基带逻辑组1、基带逻辑组2……基带逻辑组N。可以理解的是，基带处理器可以是ARM(Advanced RISC Machine)、MIPS(MicroprocessorWithout Interlocked Piped Stages)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)和专用基带芯片处理器，本实施例仅以FPGA作为基带处理器为例进行说明。其中，N个天线、N个射频通道和N个基带逻辑组一一对应形成N个逻辑通道组，N大于或等于2。N个逻辑通道组如图5所示的逻辑通道组1、逻辑通道组2……逻辑通道组N。

1个IC卡，如图5所示的北斗IC卡和个中央处理器，如图5所示的CPU，其中，同一逻辑通道组内相对应的天线、射频通道和基带逻辑组电性连接，CPU和基带处理器和各个基带逻辑组通过32位数据总线电性连接，CPU还可以和外部设备电性连接。

如图5所示的全向RDSS通信终端，每个天线为一个独立完整功能的北斗短报文收发天线，即可以接收北斗S频点信号，又可以发射北斗L频点信号

每个射频通道为一个独立完整的北斗短报文射频收发通道。每个射频通道都可完成S频点信号的滤波、放大、下变频和AD转换等功能，输出数字中频信号给对应的基带逻辑组使用；每个射频通道又包含L频点的上变频功能，将相应基带逻辑功能组的待发射数字中频信号进行调制、上变频以及滤波和放大等处理，通过对应的天线发射出去。

每个基带逻辑组，均可完成信号的捕获、跟踪、电文解调以及待发射电文的编码调制。具体包括：基于数字中频信号进行RDSS通信的信号捕获和跟踪；基于数字中频信号进行报文解调得到接收报文，以及结合存储身份识别信息对待发报文进行报文进行调制，生成待发数字中频信号。

CPU可以由逻辑通道组1、逻辑通道组2……逻辑通道组N中，确定工作状态符合要求的一个逻辑通道组作为当前通道组；控制当前通道组内的基带逻辑组进行报文解调或调制；还可以基于身份识别信息对接收报文进行数据身份识别和/或解密认证。例如，确定逻辑通道组2作为当前通道组，即由逻辑通道组2中的2号天线、第二路射频通道和基带逻辑组2进行当前次的RDSS通信，进行接收或发送。

可能的实现方式中，由N个逻辑通道组中，确定工作状态符合要求的一个逻辑通道组作为当前通道组，包括：进行接收报文的通信时，中央处理器由N个逻辑通道组中，确定信号稳定性高、误码率低和信号功率强度高的一个逻辑通道组作为当前通道组；进行发送报文的通信时，中央处理器由N个逻辑通道组中，确定信号稳定性高和信号功率强度高的一个逻辑通道组作为当前通道组。例如，若逻辑通道组1的信号稳定性高、误码率低和信号功率强度高，则可以确定逻辑通道组1为当前通道组，通过逻辑通道组1进行接收报文的通信。又例如，逻辑通道组3(未示出)的信号稳定性高和信号功率强度高，则可以确定逻辑通道组3为当前通道组，通过逻辑通道组3进行发送报文的通信。

需要说明的是，逻辑通道组的工作状态可以根据实际需要进行调整，本实施例中信号稳定性、误码率和信号功率强度仅是为了进行说明，并不以此为限。

可能的实现方式中，进行接收报文的通信时，中央处理器若确定各基带逻辑组的接收报文均不完整，则基于各基带逻辑组的接收报文进行数据拼接，以拼接的结果作为当前次RDSS通信的接收报文，从而尽可能得到完整的数据。

本申请实施例中，全向RDSS通信终端成本低且占用资源小，可以有效解决飞行器高速飞行中姿态频繁变化时，单个北斗终端天线与卫星波束对准困难的问题，能够确保接收到的数据包完整，发射入站成功率高，提高机载、弹载的RDSS通信的可靠性。

“北斗二号”卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，具备通信功能。提供两种服务方式，即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为厘米级，授时精度为50纳秒，测速精度0.2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。本申请提供的该全向RDSS通信终端可以应用于“北斗二号”卫星导航系统。“北斗三号”卫星导航系统的RDSS功能由基于3颗GEO卫星实现的区域RDSS通信功能和基于MEO北斗卫星实现的全球短报文通信功能。其中区域RDSS短报文通信功能和原理与“北斗二号”卫星导航系统相同，因此本申请提供的该全向RDSS通信终端也可以应用于“北斗三号”卫星导航系统。

本申请第二方面，提供一种全向RDSS通信的报文接收方法，应用于如图5所示的全向RDSS通信终端，如图6所示，包括：

601、中央处理器由N个逻辑通道组中，确定工作状态符合要求的一个逻辑通道组作为当前通道组；

602、中央处理器控制当前通道组内的基带逻辑组，基于数字中频信号进行RDSS通信的信号捕获和跟踪，以及基于数字中频信号进行报文解调得到接收报文；其中，数字中频信号由当前通道组内的射频通道，基于相对应的天线接收的S频点信号生成；

603、中央处理器基于IC卡中的身份识别信息，对接收报文进行数据身份识别和/或解密认证。

可能的实现方式中，步骤601中确定当前通道组，包括：

由N个逻辑通道组中，确定信号稳定性高、误码率低和信号功率强度高的一个逻辑通道组作为当前通道组；

可能的实现方式中，在确定各基带逻辑组的接收报文均不完整，需要进行相应的应对，如图7所示，包括如图6所示的步骤，还包括：

604、若确定各基带逻辑组的接收报文均不完整，则基于各基带逻辑组的接收报文进行数据拼接，以拼接的结果作为当前次RDSS通信的接收报文。

本申请实施例中，在飞行器姿态变化时，由中央处理器基于各个逻辑通道组的工作状态确定当前通道组，可以保证姿态变化时卫星波束对准，也不需要切换射频通道，确保了RDSS通信的可靠性。

本申请第三方面，提供一种全向RDSS通信的报文发送方法，应用于如图5所示的全向RDSS通信终端，如图8所示，包括：

801、中央处理器由N个逻辑通道组中，确定工作状态符合要求的一个逻辑通道组作为当前通道组；

801、中央处理器向当前通道组内的基带逻辑组提供待发报文；

801、中央处理器控制当前通道组内的基带逻辑组，基于IC内的存储身份识别信息对待发报文进行调制，生成待发数字中频信号；待发数字中频信号用于当前通道内的射频通道生成L频点信号，并通过对应的天线发送。

可能的实现方式中，确定当前通道组，包括：

由N个逻辑通道组中，确定信号稳定性高和信号功率强度高的一个逻辑通道组作为当前通道组。

应当理解的是，本申请中使用的术语，比如“部”，是用于区分不同级别的不同组件，元件，部件，部分或组件的一种方法。但是，如果其他术语可以达到同样的目的，本申请中也可能使用该其他术语来替代上述术语。

本申请中描述的“第一”或“第二”等术语，仅是为了区分各部件之间的关系，并不限定其必然不同，如果其他术语可以达到同样的目的，本申请中也可能使用该其他术语来替代上述术语。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本申请，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本申请的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本申请范围内的所有这些替换和修改。

Claims (10)

1.一种全向RDSS通信终端，其特征在于，包括电性连接的N个天线、N组射频通道、一个包括N组基带逻辑组的基带处理器、一个IC卡和一个中央处理器，所述中央处理器与所述基带处理器通过总线连接；其中，N个所述天线、N个所述射频通道和N个所述基带逻辑组一一对应形成N个逻辑通道组，N大于或等于2；

所述天线，用于接收S频点信号，以及用于发射L频点信号；

所述射频通道，用于基于相对应的所述天线接收的所述S频点信号，生成数字中频信号；以及，用于基于相对应的所述基带逻辑组提供的待发数字中频信号，生成所述L频点信号；

所述IC卡，用于存储身份识别信息；

所述基带逻辑组，用于基于所述数字中频信号进行RDSS通信的信号捕获和跟踪；还用于基于所述数字中频信号进行报文解调得到接收报文，以及结合所述存储身份识别信息对待发报文进行报文进行调制，生成所述待发数字中频信号；

所述中央处理器，用于由N个所述逻辑通道组中，确定工作状态符合要求的一个所述逻辑通道组作为当前通道组；控制所述当前通道组内的所述基带逻辑组进行报文解调或调制；还用于基于所述身份识别信息对所述接收报文进行数据身份识别和/或解密认证。

2.如权利要求1所述的全向RDSS通信终端，其特征在于，所述射频通道生成所述数字中频信号的方式包括滤波、放大、下变频和AD转换；所述射频通道生成所述L频点信号的方式包括调制、上变频、滤波和放大。

3.如权利要求1所述的全向RDSS通信终端，其特征在于，所述由N个所述逻辑通道组中，确定工作状态符合要求的一个所述逻辑通道组作为当前通道组，包括：

进行接收报文的通信时，所述中央处理器由N个所述逻辑通道组中，确定信号稳定性高、误码率低和信号功率强度高的一个所述逻辑通道组作为所述当前通道组；

进行发送报文的通信时，所述中央处理器由N个所述逻辑通道组中，确定信号稳定性高和信号功率强度高的一个所述逻辑通道组作为所述当前通道组。

4.如权利要求3所述的全向RDSS通信终端，其特征在于，进行接收报文的通信时，所述中央处理器还用于，若确定各所述基带逻辑组的所述接收报文均不完整，则基于各所述基带逻辑组的所述接收报文进行数据拼接，以拼接的结果作为当前次RDSS通信的所述接收报文。

5.如权利要求1所述的，其特征在于，所述基带处理器包括ARM、MIPS、DSP、FPGA和专用基带芯片处理器。

6.一种全向RDSS通信的报文接收方法，应用于如权利要求1至5任意一项所述的全向RDSS通信终端，其特征在于，包括：

所述中央处理器由N个所述逻辑通道组中，确定工作状态符合要求的一个所述逻辑通道组作为所述当前通道组；

所述中央处理器控制所述当前通道组内的所述基带逻辑组，基于所述数字中频信号进行RDSS通信的信号捕获和跟踪，以及基于所述数字中频信号进行报文解调得到接收报文；其中，所述数字中频信号由所述当前通道组内的所述射频通道，基于相对应的所述天线接收的所述S频点信号生成；

所述中央处理器基于所述IC卡中的所述身份识别信息，对所述接收报文进行数据身份识别和/或解密认证。

7.如权利要求6所述的全向RDSS通信的报文接收方法，其特征在于，确定所述当前通道组，包括：

由N个所述逻辑通道组中，确定信号稳定性高、误码率低和信号功率强度高的一个所述逻辑通道组作为所述当前通道组。

8.如权利要求6所述的全向RDSS通信的报文接收方法，其特征在于，还包括：

若确定各所述基带逻辑组的所述接收报文均不完整，则基于各所述基带逻辑组的所述接收报文进行数据拼接，以拼接的结果作为当前次RDSS通信的所述接收报文。

9.一种全向RDSS通信的报文发送方法，应用于如权利要求1至5任意一项所述的全向RDSS通信终端，其特征在于，包括：

所述中央处理器由N个所述逻辑通道组中，确定工作状态符合要求的一个所述逻辑通道组作为所述当前通道组；

所述中央处理器向所述当前通道组内的所述基带逻辑组提供所述待发报文；

所述中央处理器控制所述当前通道组内的所述基带逻辑组，基于所述IC内的所述存储身份识别信息对所述待发报文进行调制，生成所述待发数字中频信号；所述待发数字中频信号用于所述当前通道内的所述射频通道生成所述L频点信号，并通过对应的所述天线发送。

10.如权利要求9所述的全向RDSS通信的报文发送方法，其特征在于，确定所述当前通道组，包括：

由N个所述逻辑通道组中，确定信号稳定性高和信号功率强度高的一个所述逻辑通道组作为所述当前通道组。

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