CN115575980A - 一种卫星信号转发器 - Google Patents

一种卫星信号转发器 Download PDF

Info

Publication number
CN115575980A
CN115575980A CN202211453016.9A CN202211453016A CN115575980A CN 115575980 A CN115575980 A CN 115575980A CN 202211453016 A CN202211453016 A CN 202211453016A CN 115575980 A CN115575980 A CN 115575980A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
navigation
unit
satellite
receiving
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.)
Pending
Application number
CN202211453016.9A
Other languages
English (en)
Inventor
谢小刚
武建伟
袁孟秋
于文强
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.)
Technological Leike Electronics Xi'an Co ltd
Original Assignee
Technological Leike Electronics Xi'an Co ltd
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 Technological Leike Electronics Xi'an Co ltd filed Critical Technological Leike Electronics Xi'an Co ltd
Priority to CN202211453016.9A priority Critical patent/CN115575980A/zh
Publication of CN115575980A publication Critical patent/CN115575980A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/10—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing dedicated supplementary positioning signals
    • G01S19/11—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing dedicated supplementary positioning signals wherein the cooperating elements are pseudolites or satellite radio beacon positioning system signal repeaters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/05—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing aiding data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/23—Testing, monitoring, correcting or calibrating of receiver elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/25—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS
    • G01S19/256—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS relating to timing, e.g. time of week, code phase, timing offset
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18517—Transmission equipment in earth stations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

一种卫星信号转发器，属于通信设备领域，其特征在于：包括时钟单元、接收单元、信号生成单元和信号调理单元；接收单元用于接收卫星导航信号，经处理后输出导航信息给信号生成单元；同时接收单元输出秒脉冲信号给时钟单元；时钟单元通过秒脉冲信号不断驯服晶振输出参考秒脉冲信号和参考时钟信号给信号生成单元；信号生成单元同时接收接收单元输出的导航信息，经过信号生成处理后输出导航信号给信号调理单元；信号调理单元进行功率放大和带外干扰信号滤除处理，输出最终的导航信号。本发明结合了接收单元秒脉冲长时间稳定性与晶振短时间稳定性使得卫星信号转发器具有较好的对天同步稳定性，为卫星导航终端长时间的性能测试提供的可靠的保障。

Description

一种卫星信号转发器
技术领域
本发明属于通信设备领域，尤其涉及一种卫星信号转发器。
背景技术
卫星导航终端设备在投入市场前均需经过详细的性能测试，包括：授时、定位、测速等功能测试，但是由于卫星导航终端设备的具体应用环境不确定，从而导航信号容易受到周围环境的影响，使得卫星导航终端在遮挡环境下只能收到微弱的导航信号或者收不到导航信号，比如当飞机位于机棚内时只能接收到比较微弱的导航信号，目前市面上的卫星信号转发器能够解决上述两个问题，但其对天同步的长时间稳定性较差，不利于卫星导航终端设备的授时功能测试以及在导航信号微弱的环境下卫星导航终端设备的使用。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种能够使对天同步实现长时间与短时间稳定，并使对天同步精度小于等于20ns的卫星信号转发器。
本发明所述卫星信号转发器，包括时钟单元、接收单元、信号生成单元和信号调理单元；
所述接收单元分别与前述时钟单元和信号生成单元相电连接；
所述信号生成单元与前述信号调理单元相电连接；
所述接收单元用于接收卫星导航信号，经处理后输出导航信息给信号生成单元；同时接收单元输出秒脉冲信号给时钟单元；
所述时钟单元用于接收接收单元输出的秒脉冲信号，通过秒脉冲信号不断驯服晶振输出参考秒脉冲信号和参考时钟信号给信号生成单元；
所述信号生成单元用于接收时钟单元输出的参考秒脉冲信号和参考时钟信号，同时接收接收单元输出的导航信息，经过信号生成处理后输出导航信号给信号调理单元；
所述信号调理单元用于对接收的导航信号进行功率放大和带外干扰信号滤除处理，输出最终的导航信号。
进一步，本发明所述卫星信号转发器，所述信号生成单元包括依次电连接的接收模块、数学仿真模块、数据处理模块和导航信号生成模块；
所述接收模块用于将接收到的导航信息，按照固定频率发送给数学仿真模块；
数学仿真模块重新进行导航星座时间系统维护、导航卫星轨道运行仿真、空间环境效应仿真、导航电文仿真及生成；
数据处理模块更新导航电文，生成观测量参数；
导航信号生成模块利用观测量参数生成载波与伪码，并与电文进行调制生成基带信号，再通过上变频生成导航信号。
进一步，本发明所述卫星信号转发器，所述观测量参数包括伪距修正参数、功率控制参数；通过伪距修正实现转发器输出信号与真实信号实现时间同步；同时，因在不同的应用场景转发器发射天线到达接收终端天线的距离不同，功率衰减不同，所以可以通过调节功率控制参数适配不同的应用场景。
进一步，本发明所述卫星信号转发器，所述信号生成单元的输出设置有多个输出通道；所述多个输出通道中的每一个通道对应一颗卫星，通道越多同时输出的卫星数越多，接收终端接收卫星数越多，定位越稳定。
进一步，本发明所述卫星信号转发器，所述输出通道为GPS和或北斗和或GLONASS。
进一步，本发明所述卫星信号转发器，所述信号调理单元用于对接收的导航信号进行合路处理；通过合路处理使得导航信号可以通过一个发射天线播发出去。
进一步，本发明所述卫星信号转发器，所述最终的导航信号为L频段的导航信号，便于在导航专用频段进行直接使用。
进一步，本发明所述卫星信号转发器，所述信号生成单元输出的导航信号的对天同步精度小于等于20ns；该精度要求使得转发器信号与真实卫星信号具有较高的逼真性，便于接收终端同步精度测试，及在导航信号微弱的环境下实现转发器信号与真实卫星信号的兼容定位。
本发明所述卫星信号转发器具有以下技术效果：
1.具有较好的对天同步稳定性；本发明结合了接收单元秒脉冲长时间稳定性与晶振短时间稳定性使得卫星信号转发器具有较好的对天同步稳定性，为卫星导航终端长时间的性能测试提供的可靠的保障。
2.具有较高的对天同步精度；本发明通过重新生成导航信号，修正伪距初值，使得卫星信号转发器具有较高的对天同步精度，使得在导航信号微弱的环境下，卫星导航终端能够利用真实卫星信号与转发器信号实现共同定位。
3.适用于各类多阵元抗干扰终端测；本发明通过重新生成导航信号，生成的导航信号时间和卫星信息与真实导航系统同步，产生的导航信号比噪声信号功率大且可控；可适用于多阵元抗干扰接收机的测试，通用性较强，导航接收机定位与授时稳定。
附图说明
图1为本发明实施例所述卫星信号转发器结构示意图；
图2为本发明实施例所述信号生成单元结构示意图；
图3为本发明实施例所述卫星信号转发器使用状态连接示意图。
具体实施方式
下面通过附图及实施例对本发明所述卫星信号转发器进行详细说明。
本公开实施例所述卫星信号转发器如图1所示，包括时钟单元、接收单元、信号生成单元和信号调理单元；所述接收单元分别与前述时钟单元和信号生成单元相电连接；所述信号生成单元与前述信号调理单元相电连接；所述接收单元用于接收卫星导航信号，经处理后输出导航信息给信号生成单元；同时接收单元输出秒脉冲信号PPS给时钟单元。
在本公开实施例中，所述时钟单元采用驯服晶振；所述时钟单元用于接收接收单元输出的秒脉冲信号PPS，通过秒脉冲信号不断驯服晶振输出参考秒脉冲信号和参考时钟信号给信号生成单元；所述信号生成单元用于接收时钟单元输出的参考秒脉冲信号和参考时钟信号，同时接收接收单元输出的导航信息，经过信号生成处理后输出导航信号给信号调理单元；所述信号调理单元用于对接收的导航信号进行功率放大和带外干扰信号滤除处理，输出最终的导航信号。
在本公开实施中，如图2所示，所述信号生成单元包括依次电连接的接收模块、数学仿真模块、数据处理模块和导航信号生成模块；所述接收模块用于将接收到的导航信息，按照固定频率发送给数学仿真模块，在本实施例中接收模块以1Hz的固定频率向数学仿真模块发送相应的导航信息；数学仿真模块重新进行导航星座时间系统维护、导航卫星轨道运行仿真、空间环境效应仿真、导航电文仿真及生成；数据处理模块处理导航电文更新，生成观测量参数；导航信号生成模块利用观测量参数生成载波与伪码，并与电文进行调制生成基带信号，再通过上变频生成导航信号。
在本公开实施例中，所述观测量参数包括伪距修正参数、功率控制参数。所述信号生成单元的输出有GPS和BDS和GLONASS三个星座导航信号；所述信号调理单元可对接收的导航信号进行合路处理。
本公开实施例所述，进行现场使用时的连接状态如图3所示，接收天线用于接收真实导航信号，卫星信号转发器用于接收处理真实导航信号，重新生成导航信号，通过发射天线输出。
卫星信号转发器通过接收真实导航卫星信号输出秒脉冲（1PPS），使其不断的驯服晶振，为卫星信号转发器提供稳定的时间基准与参考时钟，从而达到卫星信号转发器对天同步的长时间与短时间稳定。利用真实的导航信息，修正伪距初值，再生成导航信号，使其对天同步精度小于等于20ns。
在本公开实施例中，时钟单元是整个信号转发器系统的核心单元，其稳定性决定了整个系统的稳定性。众所周知晶振的短期稳定性较好，但其长期稳定性较差，当只使用晶振作为参考时钟源时，其卫星信号转发器对天同步的长时间稳定性较差。而接收单元输出的秒脉冲（1PPS），由于收到空间环境的影响，如：电离层、对流层以及多路径，其短时间的稳定性较差，本实施例采用驯服晶振，其能接收接收单元输出的秒脉冲（1PPS），利用该秒脉冲（1PPS）不断的驯服晶振输出的1PPS与参考时钟信号，使晶振具有较好的长期稳定性，该晶振结合了接收单元输出的秒脉冲（1PPS）的长时间稳定性与晶振本身的短时间稳定性，从而使卫星信号转发器对天同步具有较好的长时间与短时间稳定性。
在本公开实施例中，接收单元接收通过接收天线接收的真实导航信号，不断的处理该信号，实时输出导航信息，包括当前位置、时间、星历、历书、电离层等数据信息；同时输出高授时精度的秒脉冲（1PPS）信号，提供给时钟单元使用。秒脉冲（1PPS）输出的精度越高，时钟单元输出的PPS与参考时钟越稳定。
在本公开实施例中，信号生成单元，接收时钟单元输出的参考PPS与参考时钟信号，接收接收单元输出的导航信息，利用这些信息进行数学仿真、数据处理、导航信号生成。
由于信号生成单元通过不同的输出通道输出导航信号，且输出信号的功率较小，在本公开实施例中，通过信号调理单元实现对信号的合路与功率放大，并将导航信号的带外干扰信号滤除，使其只输出最终的L频段的导航信号。
本公开实施例所述卫星信号转发器，已在前期测试应用中有效的为惯导/卫导组合模块安装前的测试提供转发导航信号，提高了该组合导航模块的测试精度及效率。在具体应用中所述接收单元采用可以接收全频点导航信号的ublox模块，该模块性能稳定，可以输出时间同步信息，供时钟单元与信号生成单元使用。时钟单元采用10.23MHz驯服模块单元，该单元接收接收单元PPS信号，稳定的为信号生成单元提供基准参考信号。信号生成单元采用信号生成板卡，本板卡采用FPGA+DSP架构，FPGA为xc7a200tfbg484-1；DSP为tms320c6748。电源采用AC/DC模块，为卫星信号转发器提供直流电源，该电源模块采用华阳长丰的CFBA100-N Series电源。
本公开实施例所述卫星信号转发器通过接收真实卫星导航信号，经接收单元输出长时间稳定的秒脉冲（1PPS）与导航信息，实现卫星信号转发器与真实导航系统的时间、导航电文等数据信息严格同步。根据同步时间、电文数据以及位置信息实时生成导航信号，实现卫星信号转发器对天同步的长时间与短时间稳定，可为卫星导航终端长时间的性能测试提供的可靠的保障。

Claims (8)

1.一种卫星信号转发器，其特征在于：包括时钟单元、接收单元、信号生成单元和信号调理单元；
所述接收单元分别与前述时钟单元和信号生成单元相电连接；
所述信号生成单元与前述信号调理单元相电连接；
所述接收单元用于接收卫星导航信号，经处理后输出导航信息给信号生成单元；同时接收单元输出秒脉冲信号给时钟单元；
所述时钟单元用于接收接收单元输出的秒脉冲信号，通过秒脉冲信号不断驯服晶振输出参考秒脉冲信号和参考时钟信号给信号生成单元；
所述信号生成单元用于接收时钟单元输出的参考秒脉冲信号和参考时钟信号，同时接收接收单元输出的导航信息，经过信号生成处理后输出导航信号给信号调理单元；
所述信号调理单元用于对接收的导航信号进行功率放大和带外干扰信号滤除处理，输出最终的导航信号。
2.根据权利要求1所述卫星信号转发器，其特征在于：所述信号生成单元包括依次电连接的接收模块、数学仿真模块、数据处理模块和导航信号生成模块；
所述接收模块用于将接收到的导航信息，按照固定频率发送给数学仿真模块；
数学仿真模块重新进行导航星座时间系统维护、导航卫星轨道运行仿真、空间环境效应仿真、导航电文仿真及生成；
数据处理模块处理导航电文更新，生成观测量参数；
导航信号生成模块利用观测量参数生成载波与伪码，并与电文进行调制生成基带信号，再通过上变频生成导航信号。
3.根据权利要求2所述卫星信号转发器，其特征在于：所述观测量参数包括伪距修正参数、功率控制参数。
4.根据权利要求1或3所述卫星信号转发器，其特征在于：所述信号生成单元的输出设置有多个输出通道。
5.根据权利要求4所述卫星信号转发器，其特征在于：所述输出通道为GPS和或北斗和或GLONASS。
6.根据权利要求5所述卫星信号转发器，其特征在于：所述信号调理单元用于对接收的导航信号进行合路处理。
7.根据权利要求6所述卫星信号转发器，其特征在于：所述最终的导航信号为L频段的导航信号。
8.根据权利要求7所述卫星信号转发器，其特征在于：所述信号生成单元输出的导航信号的对天同步精度小于等于20ns。
CN202211453016.9A 2022-11-21 2022-11-21 一种卫星信号转发器 Pending CN115575980A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211453016.9A CN115575980A (zh) 2022-11-21 2022-11-21 一种卫星信号转发器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211453016.9A CN115575980A (zh) 2022-11-21 2022-11-21 一种卫星信号转发器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115575980A true CN115575980A (zh) 2023-01-06

Family

ID=84588693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211453016.9A Pending CN115575980A (zh) 2022-11-21 2022-11-21 一种卫星信号转发器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115575980A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104765044A (zh) * 2015-03-30 2015-07-08 北京华云智联科技有限公司 一种导航卫星信号发生器及实现方法
CN106959452A (zh) * 2017-04-07 2017-07-18 湖南国科防务电子科技有限公司 一种卫星导航信号再生器、系统及方法
US20190179031A1 (en) * 2017-12-13 2019-06-13 Uti Limited Partnership Detection of spoofed gnss signals using imu and barometer sensors
CN110687552A (zh) * 2019-10-21 2020-01-14 桂林电子科技大学 一种卫星信号模拟器的时间同步系统、方法和卫星信号模拟器
CN111596327A (zh) * 2020-04-16 2020-08-28 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 提高低轨卫星时钟性能的装置及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104765044A (zh) * 2015-03-30 2015-07-08 北京华云智联科技有限公司 一种导航卫星信号发生器及实现方法
CN106959452A (zh) * 2017-04-07 2017-07-18 湖南国科防务电子科技有限公司 一种卫星导航信号再生器、系统及方法
US20190179031A1 (en) * 2017-12-13 2019-06-13 Uti Limited Partnership Detection of spoofed gnss signals using imu and barometer sensors
CN110687552A (zh) * 2019-10-21 2020-01-14 桂林电子科技大学 一种卫星信号模拟器的时间同步系统、方法和卫星信号模拟器
CN111596327A (zh) * 2020-04-16 2020-08-28 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 提高低轨卫星时钟性能的装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104570021B (zh) 一种基于北斗卫星定位和授时的gps模拟方法与系统
CN104765044A (zh) 一种导航卫星信号发生器及实现方法
CN109444923A (zh) 一种北斗三代卫星信号模拟系统及模拟信号产生方法
CN101770016B (zh) 基于北斗卫星的gps授时信号发生装置
CN108761506A (zh) 一种北斗rnss、rdss双模用户机快速定位系统
Gutt et al. Recent PNT improvements and test results based on low earth orbit satellites
CN112968746A (zh) 基于位置和多普勒信息的星地通信同步捕获方法及装置
KR20190070696A (ko) Dgnss 중파에서 상태 공간 정보를 이용한 항만 항법을 위한 정밀단독측위-실시간 서비스 시스템
CN115085849B (zh) 不依赖互联网的北斗B2b PPP精密授时方法及装置
CN112363182A (zh) 一种多波束伪卫星信号生成方法与发射装置
CN114002939B (zh) 一种实现透明转发卫星授时的方法和系统
CN202794536U (zh) 三模卫星信号模拟器
CN105425262B (zh) 一种实现卫星转发导航系统载波相位精密测量的方法
CN104281048A (zh) 车载北斗双模卫星通信定位授时系统及方法
CN115575980A (zh) 一种卫星信号转发器
CN116961786A (zh) 一种长波发射机的发射通道时延自校准装置及方法
CN114614882B (zh) 一种Cn频段导通一体化星基收发终端系统
Fonville et al. Timing calibration of a GPS/Galileo combined receiver
Horst Implementation of an open-source software suite for the Galileo High Accuracy Service
CN114488212A (zh) 一种高轨卫星导航接收机的地面测试系统及方法
CN107462906A (zh) 一种基于北斗卫星信号再生gps信号的方法及系统
CN103339526A (zh) 设备和方法
CN118276133A (zh) 基于无人机的地空协同民码多模卫星导航信号的产生系统
CN109617632B (zh) 基于fft的电离层散射信号电平测试的装置
CN118276134A (zh) 基于无人机的地空协同民码多模卫星导航信号的产生方法

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