CN113992236A - 一种gnss伪卫星时间频率级联式同步系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了GNSS伪卫星时间频率级联式同步系统，包括主功能模块和伪卫星信号产生模块；主功能模块包括AD采样模块、FPGA模块、DA模块、滤波模块、高稳晶体振荡模块、功分隔离放大模块、脉冲分配放大模块和电源管理稳压模块；AD采样模块分别连接FPGA模块和高稳晶体振荡器模块；FPGA模块分别连接功分隔离放大模块、DA模块和脉冲分配放大模块，脉冲分配放大模块产生的多路1PPS信号传输至伪卫星信号产生模块，FPGA模块用于实现数字锁相环，并产生1PPS信号；通过FPGA模块的数字锁相环实现高精度时间频率信号，并通过功分隔离放大模块和脉冲分配放大模块分别将产生的频率信号和1PPS信号生成多路的频率信号和1PPS信号，实现通道数的增加。

Description

一种GNSS伪卫星时间频率级联式同步系统
技术领域
本发明涉及伪卫星技术领域，尤其涉及一种GNSS伪卫星时间频率级联式同步系统。
背景技术
目前，室外GNSS导航应用已大规模普及，但室内如大型的商场、火车站、地下车库等区域，由于GNSS卫星信号功率较低，无法穿透建筑物进入室内，导致室内成为导航盲区。
与室外GNSS卫星导航原理相同，室内伪卫星导航也是利用终端同时测量多颗伪卫星到达伪距值进行位置结算。然而现有的伪卫星时间频率同步方式无法提供高精度时间频率信号，而且通道数较少。
发明内容
本发明的目的是提供一种GNSS伪卫星时间频率级联式同步系统，旨在解决现有技术中，时间频率信号精度低且通道数较少的问题。
本发明实施例提供了一种GNSS伪卫星时间频率级联式同步系统，包括：主功能模块和伪卫星信号产生模块；
所述主功能模块包括AD采样模块、FPGA模块、DA模块、滤波模块、高稳晶体振荡模块、功分隔离放大模块、脉冲分配放大模块和电源管理稳压模块；
所述AD采样模块分别连接所述FPGA模块和所述高稳晶体振荡器模块，所述AD采样模块用于对输入信号进行数字采样；
所述FPGA模块分别连接所述功分隔离放大模块、DA模块和所述脉冲分配放大模块，所述脉冲分配放大模块产生的多路1PPS信号传输至伪卫星信号产生模块，所述FPGA模块用于实现数字锁相环，并产生所述1PPS信号；
所述DA模块、所述滤波器、所述高稳晶体振荡器模块、所述功分隔离放大模块和所述伪卫星信号产生模块依次连接，所述高稳晶体振荡器模块产生的本地时钟信号通过所述功分隔离放大模块产生多路频率信号，多路所述频率信号输出至所述伪卫星信号产生模块，以产生伪卫星播发信号；
所述电源管理稳压模块用于对所述主功能模块进行稳压管理。
本发明实施例通过FPGA模块的数字锁相环实现高精度时间频率信号，并通过功分隔离放大模块和脉冲分配放大模块分别将产生的频率信号和1PPS信号生成多路的频率信号和1PPS信号，实现通道数的增加。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的GNSS伪卫星时间频率级联式同步系统的框图；
图2为本发明实施例提供的GNSS伪卫星时间频率级联式同步系统的主功能模块原理框图；
图3为本发明实施例提供的GNSS伪卫星时间频率级联式同步系统的从功能模块原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图2，一种GNSS伪卫星时间频率级联式同步系统，包括：主功能模块和伪卫星信号产生模块；
所述主功能模块包括AD采样模块、FPGA模块、DA模块、滤波模块、高稳晶体振荡模块、功分隔离放大模块、脉冲分配放大模块和电源管理稳压模块；
所述AD采样模块分别连接所述FPGA模块和所述高稳晶体振荡器模块，所述AD采样模块用于对输入信号进行数字采样；
所述FPGA模块分别连接所述功分隔离放大模块、DA模块和所述脉冲分配放大模块，所述脉冲分配放大模块产生的多路1PPS信号传输至伪卫星信号产生模块，所述FPGA模块用于实现数字锁相环，并产生所述1PPS信号；
所述DA模块、所述滤波器、所述高稳晶体振荡器模块、所述功分隔离放大模块和所述伪卫星信号产生模块依次连接，所述高稳晶体振荡器模块产生的本地时钟信号通过所述功分隔离放大模块产生多路频率信号，多路所述频率信号输出至所述伪卫星信号产生模块，以产生伪卫星播发信号；
所述电源管理稳压模块用于对所述主功能模块进行稳压管理。
在本实施例中，所述AD采样模块对外参考频率信号fR和第一输入信号进行数字采样，并输出到FPGA单元；
其中，第一输入信号为高稳晶体振荡器模块输出的本地时钟信号。
在有外参考信号时，所述FPGA模块主要实现数字锁相环，对输入的外参考频率信号fR和本地时钟信号fo进行数字混频滤波产生频率误差信号(f＝fR-fo)，并经过参数k转换为误差电压(v＝k*f)，传输给DA模块；
同时，FPGA模块以本地时钟信号为参考通过电平转换产生1PPS信号，再通过脉冲分配放大模块产生多路1PPS信号；
所述高稳晶体振荡器模块产生本地时钟信号，其输出信号经过功分隔离放大模块产生多路频率信号，其中一路频率信号输出给FPGA模块用于锁相环链路及产生1PPS信号，其它多路频率信号输出给伪卫星信号产生模块，用于产生伪卫星播发信号。
其中，多路信号功率一致性优于1dB。
通过FPGA模块的数字锁相环实现高精度时间频率信号，并通过功分隔离放大模块和脉冲分配放大模块分别将产生的频率信号和1PPS信号生成多路的频率信号和1PPS信号，实现通道数的增加。
其中，AD采样模块、FPGA模块、DA模块、滤波模块、高稳晶体振荡模块、功分隔离放大模块、脉冲分配放大模块、电源管理稳压模块分别为AD采样设备或电路、FPGA及外围配置电路或设备、DA转换设备或电路、滤波设备或电路、高稳晶体振荡设备或电路、功分隔离放大设备或电路、脉冲分配放大设备或电路、电源管理稳压设备或电路。
在没有外参考信号时，以本地时钟信号为参考产生多路频率信号和1PPS信号。
请参阅图1，在一实施例中，包括若干组从功能模块，每一所述从功能模块连接所述主功能模块的一输出端口，所述从功能模块连接所述伪卫星信号产生模块，所述从功能模块用于将所述主功能模块产生的每一所述1PPS信号和所述频率信号进行分路隔离，以使得每一所述1PPS信号产生多路所述1PPS信号，每一所述频率信号产生多路所述频率信号。
在本实施例中，为了进一步的增加通道数，设置从功能模块，用于将第二输入信号(每一1PPS信号和频率信号)再次各自输出多路。
其中，所述主功能模块的一输出端口包括一1PPS信号输出端口和一频率信号输出端口。
其中，从功能模块可根据实际需要的通道数进行设置，每一从功能模块可将第二输入信号进行分路隔离，产生出多路输出信号(多路1PPS信号和多路频率信号)，理论上，主功能模块产生的1PPS信号和频率信号的数量均为n，那么从功能模块能设置n个，甚至能对从功能模块产生的1PPS信号和频率信号再次利用从功能模块进行分路隔离产生更多的分路。
请参阅图3，在一实施例中，所述从功能模块包括功率放大模块和多路功分模块，所述功率放大模块通过所述多路功分模块连接所述伪卫星信号产生模块，所述脉冲分配放大模块产生的每一路所述1PPS信号对应输出至一所述功率放大模块，所述功分隔离放大模块产生的每一路所述频率信号对应输出至一所述功率放大模块。
在本实施例中，所述功率放大模块对一路输入信号(包括一路1PPS信号和频率信号)进行功率放大，并输出到多路功分模块；
所述多路功分模块对功率放大模块放大的频率信号和1PPS信号进行分路和隔离。
具体的，从功能模块数量可以根据场景需求级联式扩展。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种GNSS伪卫星时间频率级联式同步系统，其特征在于，包括：主功能模块和伪卫星信号产生模块；
所述主功能模块包括AD采样模块、FPGA模块、DA模块、滤波模块、高稳晶体振荡模块、功分隔离放大模块、脉冲分配放大模块和电源管理稳压模块；
所述AD采样模块分别连接所述FPGA模块和所述高稳晶体振荡器模块，所述AD采样模块用于对输入信号进行数字采样；
所述FPGA模块分别连接所述功分隔离放大模块、DA模块和所述脉冲分配放大模块，所述脉冲分配放大模块产生的多路1PPS信号传输至伪卫星信号产生模块，所述FPGA模块用于实现数字锁相环，并产生所述1PPS信号；
所述DA模块、所述滤波器、所述高稳晶体振荡器模块、所述功分隔离放大模块和所述伪卫星信号产生模块依次连接，所述高稳晶体振荡器模块产生的本地时钟信号通过所述功分隔离放大模块产生多路频率信号，多路所述频率信号输出至所述伪卫星信号产生模块，以产生伪卫星播发信号；
所述电源管理稳压模块用于对所述主功能模块进行稳压管理。
2.根据权利要求1所述GNSS伪卫星时间频率级联式同步系统的，其特征在于：包括若干组从功能模块，每一所述从功能模块连接所述主功能模块的一输出端口，所述从功能模块连接所述伪卫星信号产生模块，所述从功能模块用于将所述主功能模块产生的每一所述1PPS信号和所述频率信号进行分路隔离，以使得每一所述1PPS信号产生多路所述1PPS信号，每一所述频率信号产生多路所述频率信号。
3.根据权利要求2所述的GNSS伪卫星时间频率级联式同步系统，其特征在于：所述从功能模块包括功率放大模块和多路功分模块，所述功率放大模块通过所述多路功分模块连接所述伪卫星信号产生模块，所述脉冲分配放大模块产生的每一路所述1PPS信号对应输出至一所述功率放大模块，所述功分隔离放大模块产生的每一路所述频率信号对应输出至一所述功率放大模块。
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