CN117639963B - 导航信道色散时延模拟方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents
导航信道色散时延模拟方法、系统、设备及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117639963B CN117639963B CN202410110862.3A CN202410110862A CN117639963B CN 117639963 B CN117639963 B CN 117639963B CN 202410110862 A CN202410110862 A CN 202410110862A CN 117639963 B CN117639963 B CN 117639963B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- channel
- dispersion
- mathematical expression
- delay characteristic
- delay
- 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
Links
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title claims abstract description 286
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 30
- 239000005433 ionosphere Substances 0.000 claims description 24
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 13
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 4
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 3
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 249
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005358 geomagnetic field Effects 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 241000231406 Ehretia Species 0.000 description 1
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000005436 troposphere Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
Abstract
本发明公开了导航信道色散时延模拟方法、系统、设备及存储介质，包括构建导航信号于有线信道内的第一色散时延特性数学表达、构建导航信号于无线信道内的第二色散时延特性数学表达以及构建信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达，并根据全链路色散时延要素统一化等效模型构建信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达，涵盖了收发设备有线信道、无线空间传输信道和信道模拟器自身信道补偿的全链路各环节信道色散特性，最后根据全链路信道环节色散时延特性数学表达模拟导航射频模拟信号的导航信道色散时延，满足了导航信道色散时延模拟需求，提高了模拟精度。
Description
技术领域
本发明涉及导航信道色散时延模拟相关技术领域，尤其是涉及一种导航信道色散时延模拟方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
导航信道模拟设备用于模拟导航信号有线发射信道、空间传输信道、有线接收信道等动态收发环节，同时补偿自身收发信道色散特性，需要实现对各个流程环节高精度的色散时延特性模拟。
导航卫星产生宽带调制信号，经过带内群时延特性非理想的有线信道发射而出，通过电离层传播时信号带内不同频点处产生的延迟量互不相同，最后经带内群时延特性非理想的有线信道接收，再进行接收和传输时延测量等，上述环节均会对信号引入额外的色散时延特性，但目前的信道时延模拟方法中，一般是模仿仿真信道时延变化特性，或针对单纯的电离层色散时延，实时模拟精度较低，无法满足导航信道色散时延模拟需求。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提出一种导航信道色散时延模拟方法、系统、设备及存储介质，能够涵盖有线信道、无线信道和信道模拟器自身信道补偿的全链路各环节信道色散特性，满足导航信道色散时延模拟需求，提高模拟精度。
本发明的第一方面，提供了一种导航信道色散时延模拟方法，包括如下步骤：
构建导航信号于有线信道内的第一色散时延特性数学表达、构建所述导航信号于无线信道内的第二色散时延特性数学表达以及构建信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达；
结合所述第一色散时延特性数学表达、所述第二色散时延特性数学表达和所述色散时延特性补偿滤波器数学表达，根据全链路色散时延要素统一化等效模型构建所述信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达；
根据所述全链路信道环节色散时延特性数学表达模拟导航射频模拟信号的导航信道色散时延。
根据本发明实施例的控制方法，至少具有如下有益效果：
本方法通过构建导航信号于有线信道内的第一色散时延特性数学表达、构建导航信号于无线信道内的第二色散时延特性数学表达以及构建信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达，并根据全链路色散时延要素统一化等效模型构建信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达，涵盖了收发设备有线信道、无线空间传输信道和信道模拟器自身信道补偿的全链路各环节信道色散特性，充分的考虑了全链路各环节信道色散特性，避免了仅考虑其中一部分的问题，最后根据全链路信道环节色散时延特性数学表达模拟导航射频模拟信号的导航信道色散时延，满足了高精度导航信道色散时延统一化等效模拟需求，提高了模拟精度。
根据本发明的一些实施例，所述第一色散时延特性数学表达包括接收信道色散时延特性数学表达和发射信道色散时延特性数学表达，所述构建导航信号于有线信道内的第一色散时延特性数学表达，包括：
获取导航信号在发射装置的发射群时延测量值和在接收装置的接收群时延测量值；
根据所述发射群时延测量值通过非线性拟合方法计算发射信道色散时延特性数学表达和根据所述接收群时延测量值通过非线性拟合方法计算接收信道色散时延特性数学表达。
根据本发明的一些实施例，通过如下方式得到所述导航信号在发射装置的发射群时延测量值，包括：
将所述发射装置的有线发射通道与适配的Golden混频器基准组件进行级联，得到输入输出同频的被测环路；
将所述导航信号输入所述被测环路，得到模拟发射信号；
根据所述模拟发射信号进行时延计算，得到所述发射群时延测量值。
根据本发明的一些实施例，所述根据所述发射群时延测量值通过非线性拟合方法计算发射信道色散时延特性数学表达，包括：
获取所述发射群时延测量值中预设的离散点对应的离散发射群时延测量值；
根据所述离散发射群时延测量值与离散点对应的角频率构建测量数据组；
根据所述测量数据组通过非线性拟合方法计算得到所述发射信道色散时延特性数学表达，以使得离散点发射信道色散时延特性数学表达值与离散发射群时延测量值之间偏差的平方和达到最小，其中，所述离散点发射信道色散时延特性数学表达值为所述预设的离散点对应的所述发射信道色散时延特性数学表达的函数值。
根据本发明的一些实施例，所述第二色散时延特性数学表达为电离层信道的色散时延特性数学表达，所述构建所述导航信号于无线信道内的第二色散时延特性数学表达，包括：
获取所述导航信号的电离层信道参数；
根据所述电离层信道参数构建所述电离层信道的色散时延特性数学表达。
根据本发明的一些实施例，所述构建信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达，包括：
获取导航信号在所述信道模拟器的群时延测量值，其中，所述信道模拟器为预先进行了自身信道带宽优化设置的模拟器；
根据所述群时延测量值通过非线性拟合方法计算所述信道模拟器的色散时延特性数学表达；
构建全通滤波器的补偿滤波器群时延特性表达式；
根据所述补偿滤波器群时延特性表达式与所述信道模拟器的色散时延特性数学表达通过泰勒级数进行计算，得到滤波器实系数值；
根据所述滤波器实系数值与所述补偿滤波器群时延特性表达式构建所述信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达。
根据本发明的一些实施例，所述结合所述第一色散时延特性数学表达、所述第二色散时延特性数学表达和所述色散时延特性补偿滤波器数学表达，根据全链路色散时延要素统一化等效模型构建所述信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达，包括：
将所述第一色散时延特性数学表达、所述第二色散时延特性数学表达和所述色散时延特性补偿滤波器数学表达相加，得到全链路色散时延特性数学表达；
根据所述全链路色散时延特性数学表达与所述全链路色散时延要素统一化等效模型构建所述信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达。
本发明的第二方面，提供一种导航信道色散时延模拟系统，所述导航信道色散时延模拟系统包括：
数据获取模块，用于构建导航信号于有线信道内的第一色散时延特性数学表达、构建所述导航信号于无线信道内的第二色散时延特性数学表达以及构建信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达；
全链路时延计算模块，用于结合所述第一色散时延特性数学表达、所述第二色散时延特性数学表达和所述色散时延特性补偿滤波器数学表达，根据全链路色散时延要素统一化等效模型构建所述信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达；
实时模拟模块，用于根据所述全链路信道环节色散时延特性数学表达模拟导航射频模拟信号的导航信道色散时延。
本系统通过构建导航信号于有线信道内的第一色散时延特性数学表达、构建导航信号于无线信道内的第二色散时延特性数学表达以及构建信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达，并根据全链路色散时延要素统一化等效模型构建信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达，涵盖了收发设备有线信道、无线空间传输信道和信道模拟器自身信道补偿的全链路各环节信道色散特性，充分的考虑了全链路各环节信道色散特性，避免了仅考虑其中一部分的问题，最后根据全链路信道环节色散时延特性数学表达模拟导航射频模拟信号的导航信道色散时延，满足了导航信道色散时延模拟需求，提高了模拟精度。
本发明的第三方面，提供了一种导航信道色散时延模拟电子设备，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行上述的导航信道色散时延模拟方法。
本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行上述的导航信道色散时延模拟方法。
需要注意的是，本发明的第二方面至第四方面与现有技术之间的有益效果与上述的一种导航信道色散时延模拟系统与现有技术之间的有益效果相同，此处不再细述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一实施例的一种导航信道色散时延模拟方法的流程图；
图2是本发明一实施例的一种导航信道色散时延模拟系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
导航信道模拟设备用于模拟导航信号有线发射信道、空间传输信道、有线接收信道等动态收发环节，同时补偿自身收发信道色散特性，需要实现对各个流程环节高精度的色散时延特性模拟。
导航卫星产生宽带调制信号，经过带内群时延特性非理想的有线信道发射而出，通过电离层传播时信号带内不同频点处产生的延迟量互不相同，最后经带内群时延特性非理想的有线信道接收，再进行接收和传输时延测量等，上述环节均会对信号引入额外的色散时延特性，但目前的信道时延模拟方法中，一般是模仿仿真信道时延变化特性，或针对单纯的电离层色散时延，实时模拟精度较低，无法满足导航信道色散时延模拟需求。
为了解决上述技术缺陷，参照图1，本发明提供了一种导航信道色散时延模拟方法，包括：
步骤S101、构建导航信号于有线信道内的第一色散时延特性数学表达、构建导航信号于无线信道内的第二色散时延特性数学表达以及构建信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达；
步骤S102、结合第一色散时延特性数学表达、第二色散时延特性数学表达和色散时延特性补偿滤波器数学表达，根据全链路色散时延要素统一化等效模型构建信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达；
步骤S103、根据全链路信道环节色散时延特性数学表达模拟导航射频模拟信号的导航信道色散时延。
本方法通过构建导航信号于有线信道内的第一色散时延特性数学表达、构建导航信号于无线信道内的第二色散时延特性数学表达以及构建信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达，并根据全链路色散时延要素统一化等效模型构建信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达，涵盖了收发设备有线信道、无线空间传输信道和信道模拟器自身信道补偿的全链路各环节信道色散特性，充分的考虑了全链路各环节信道色散特性，避免了仅考虑其中一部分的问题，最后根据全链路信道环节色散时延特性数学表达模拟导航射频模拟信号的导航信道色散时延，满足了导航信道色散时延模拟需求，提高了模拟精度。
在一些实施例中，第一色散时延特性数学表达包括接收信道色散时延特性数学表达和发射信道色散时延特性数学表达，构建导航信号于有线信道内的第一色散时延特性数学表达，包括：
获取导航信号在发射装置的发射群时延测量值和在接收装置的接收群时延测量值；
根据发射群时延测量值通过非线性拟合方法计算发射信道色散时延特性数学表达和根据接收群时延测量值通过非线性拟合方法计算接收信道色散时延特性数学表达。
在一些实施例中，通过如下方式得到导航信号在发射装置的发射群时延测量值，包括：
将发射装置的有线发射通道与适配的Golden混频器基准组件进行级联，得到输入输出同频的被测环路；
将导航信号输入被测环路，得到模拟发射信号；
根据模拟发射信号进行时延计算，得到发射群时延测量值。
具体的，采用基于窄带扩频信号生成和Golden混频器级联变频相结合的群时延测量方法，窄带扩频信号如下表示：
其中，为信号幅度，/>为调制的数据，/>为伪码，/>是归一化角频率。
根据被测导航信号发射装置的有线发射通道信道带宽，设置合适的归一化角频率间隔，生成一组N个、码率为/>、中心频点为/>的窄带扩频信号，一般推荐设置N=256。
根据Agilent公司提出的Golden混频器法，选配与被测试导航信号发射装置的有线发射通道频率、带宽相匹配的对应 Golden混频器基准组件及配套滤波器，该组件要求具有良好的幅相性能，在所测量的带宽范围内，且所有参数都是已知的。将混频器基准组件与被测试导航信号发射装置的有线发射通道级联，形成输入输出同频的被测环路，同时，上述级联的上下变频通道所用参考时钟需严格保持同步一致。
将数字域生成经数模转换器输出的一组窄带扩频信号通过上述输入输出同频的被测环路，并经模数转换器采样接收，在数字域理基于所接收信号自相关函数，利用早迟码时延估计的方法，获得每一个窄带扩频信号的传输时延，进而得到发射通道带宽内N个离散点的群时延测量值。
在一些实施例中，根据发射群时延测量值通过非线性拟合方法计算发射信道色散时延特性数学表达，包括：
获取发射群时延测量值中预设的离散点对应的离散发射群时延测量值；
根据离散发射群时延测量值与离散点对应的角频率构建测量数据组；
根据测量数据组通过非线性拟合方法计算得到发射信道色散时延特性数学表达，以使得离散点发射信道色散时延特性数学表达值与离散发射群时延测量值之间偏差的平方和达到最小，其中，离散点发射信道色散时延特性数学表达值为预设的离散点对应的发射信道色散时延特性数学表达的函数值。
具体的，根据发射通道带宽内N个离散点的群时延测量值采用非线性拟合方法来获得其具体表达式。具体为，根据/>和其对应的角频率点/>建立测量数据组/>，/>，并根据测量数据组寻求函数/>，使得函数在点处的函数值与测量数据之间偏差的平方和达到最小。即求满足如下条件的函数/>，使得：
据此建立发射信道色散时延特性数学表达。
具体的，在一些实施例中，导航信号接收装置的有线接收通道，同样会因为模拟滤波器等非线性器件的存在引入色散时延，需要对其进行精确的测量，并在信道模拟环节精确的体现该部分色散特性。通过测量得到接收通道带宽内N个离散点的群时延测量值，进而采用非线性拟合方法，获得对应接收信道色散时延特性数学表达/>。此处选择合适的上变频Golden混频器，与被测量有线接收通道级联形成同频输入输出的被测环路。
在一些实施例中，第二色散时延特性数学表达为电离层信道的色散时延特性数学表达，构建导航信号于无线信道内的第二色散时延特性数学表达，包括：
获取导航信号的电离层信道参数；
根据电离层信道参数构建电离层信道的色散时延特性数学表达。
具体的，导航信号无线传输所经过的电离层、对流层、多径等各类信道中，引入色散时延的主要是电离层信道传输环节，导航卫星播发的导航信号通过电离层后，相位折射率可表示为：
其中，f为信号频率，是真空中的介电常数，/>为电子所带的电荷量，/>为真空中的磁导率，/>为地磁场的磁场强度，/>为电磁波传播方向和地磁场方向之间的夹角，/>为电子密度，/>为电子质量。
将相位折射率表达式中与/>、/>、/>对应的与频率无关系数，分别表示为/>、/>、/>，则简化表达如下所示：
其中，系数、/>、/>是沿着信号在电离层中传播路径上电子数的函数，均与频率无关。此时，宽带信道电离层时延呈现与频率相关的色散特性，通过电离层色散信道伪码群时延模型，计算所述色散时延表达/>：
其中，f为信号频率，系数、/>、/>分别为位折射率/>简化表达式中与/>、/>、/>对应的系数导数。
将频率f转化为角频率表达，如下所示：
根据模拟精度需求，在忽略相应的高阶项后，即可获得电离层信道色散时延特性数学表达。
在一些实施例中，构建信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达，包括：
获取导航信号在信道模拟器的群时延测量值，其中，信道模拟器为预先进行了自身信道带宽优化设置的模拟器；
根据群时延测量值通过非线性拟合方法计算信道模拟器的色散时延特性数学表达；
构建全通滤波器的补偿滤波器群时延特性表达式；
根据补偿滤波器群时延特性表达式与信道模拟器的色散时延特性数学表达通过泰勒级数进行计算，得到滤波器实系数值；
根据滤波器实系数值与补偿滤波器群时延特性表达式构建信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达。
具体的，优化信道模拟器自身有线接接收和发射通道特性设计。
信道模拟器进行下变频和上变频时，需要采用各级模拟滤波器，需要适当放宽滤波器带宽设计，用于保持信号带内群时延特性相对平坦，避免引入较为复杂的色散时延特性。
信道模拟器的下变频和上变频通道中，选用的各级模拟滤波器带宽基本设计约束如下：
其中，表示信道模拟器的下变频和上变频通道采用的高频段射频模拟滤波器带宽，/>表示次高频段的射频模拟滤波器带宽（如无模拟二次变频设计则没有该参数），/>表示中频段的射频模拟滤波器带宽，/>表示所需信道模拟带宽，表示上述各带宽之间的比例系数，一般根据所选用类型的模拟滤波器带内群时延特性情况，取值推荐为1.05至1.25之间，/>表示可设置为相同值，也可以设置为不同值。
测量获得信道模拟器的下变频和上变频通道级联特性。
由于信道模拟器上下变频通道级联即为同频收发环路，且其参考频率相同，因此仅采用基于窄带扩频信号的群时延测量方法，即可获得信道模拟器自身有线收发信道带宽内N个离散点的群时延测量值，进而采用非线性拟合方法计算信道模拟器的色散时延特性数学表达/>。
根据信道模拟器接收和发射通道级联群时延特性测量值，建立自身色散时延特性补偿滤波器数学表达。
进一步，为了更好模拟信道色散时延特性，必须保证信道模拟器自身有线收发信道的时延特性良好，为此需要对其测量并进行针对性补偿，从而保证自身信道时延特性非色散。
考虑到级联全通数字滤波器不影响原有函数幅度特性，同时可以补偿其群时延特性，因此针对进行补偿设计，以所需一阶全通滤波器为例，补偿滤波器群时延特性如下所示：
其中，为归一化角频率，/>为滤波器实系数，/>补偿滤波器群时延特性表达函数值。
同时，根据需补偿的在信道带宽/>内的色散特性复杂度和信道模拟器的时延模拟精度，综合考虑选择二阶、三阶及以上的全通滤波器进行补偿。
函数借助泰勒级数在/>进行展开如下所示：
信道模拟器自身色散时延补偿目标是系统群时延与频率无关，即色散时延为零，实际设计中需根据信道模拟器的时延模拟精度指标进行提高一个数量级的设计思路进行。将所述补偿滤波器群时延特性表达式与信道模拟器的色散时延特性数学表达按照/>的假设，通过泰勒展开后求和，色散时延为零对应求和后函数的偶次项系数为零，从而可求得相应滤波器实系数，获得色散时延特性补偿滤波器数学表达。
在一些实施例中，结合第一色散时延特性数学表达、第二色散时延特性数学表达和色散时延特性补偿滤波器数学表达，根据全链路色散时延要素统一化等效模型构建信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达，包括：
将第一色散时延特性数学表达、第二色散时延特性数学表达和色散时延特性补偿滤波器数学表达相加，得到全链路色散时延特性数学表达；
根据全链路色散时延特性数学表达与全链路色散时延要素统一化等效模型构建信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达。
具体为的，将上述发射信道色散时延特性数学表达，接收信道色散时延特性数学表达/>，电离层信道色散时延特性数学表达/>和色散时延特性补偿滤波器数学表达/>，采用全链路色散时延要素统一化等效模型构建方法处理，具体公式如下：
其中，为信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达。
数字域信道带外特性级联处理：
获得的表达式，在所模拟的信道带宽内所具有的群时延色散特性是所需的，但由于拟合所获得的模型在信道带外基本不具备快速滚降特性，且各级带宽设计均超过所需模拟的信道带宽，为了避免在信道模拟器进行导航信号传输信道特性模拟时，引入带外其它因素，需在实现基础上，级联典型的线性相位全通群时延滤波器，其带宽设计为所需信道模拟带宽/>，且要求带外滚降较快，从而将信道带宽之外的其它引入因素都滤除。据此，即可在数字基带上根据/>数学模型进行高精度导航信道色散时延特性模拟实现。
实现对导航射频模拟信号的导航信道色散时延模拟。
对导航信号发射装置输出的导航信号进行有线接收，在数字基带上根据本发明所设计的方法进行色散时延实时控制调整，从而实现对导航射频信号的高精度有线导航信道色散时延模拟。
本发明基于全链路色散时延要素统一化等效模型构建，充分考虑了导航信号的有线（含发射和接收信道）、无线（含电离层信道）等等全链路信道传输环节模拟，也包括了信道模拟器自身有线收发信道环节的特性补偿模拟，将相关色散时延引入因素统一化处理整合，满足了当前导航信道模拟器高精度全链路信道环节色散时延真实再现和实时模拟的需求。
另外，参照图2，本发明的一个实施例，提供一种导航信道色散时延模拟系统，包括数据获取模块1100、全链路时延计算模块1200以及实时模拟模块1300，其中：
数据获取模块1100数据获取模块，用于构建导航信号于有线信道内的第一色散时延特性数学表达、构建导航信号于无线信道内的第二色散时延特性数学表达以及构建信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达；
全链路时延计算模块1200用于结合第一色散时延特性数学表达、第二色散时延特性数学表达和色散时延特性补偿滤波器数学表达，根据全链路色散时延要素统一化等效模型构建信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达；
实时模拟模块1300用于根据全链路信道环节色散时延特性数学表达模拟导航射频模拟信号的导航信道色散时延。
本系统通过构建导航信号于有线信道内的第一色散时延特性数学表达、构建导航信号于无线信道内的第二色散时延特性数学表达以及构建信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达，并根据全链路色散时延要素统一化等效模型构建信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达，涵盖了收发设备有线信道、无线空间传输信道和信道模拟器自身信道补偿的全链路各环节信道色散特性，充分的考虑了全链路各环节信道色散特性，避免了仅考虑其中一部分的问题，最后根据全链路信道环节色散时延特性数学表达模拟导航射频模拟信号的导航信道色散时延，满足了导航信道色散时延模拟需求，提高了模拟精度。
需要注意的是，本系统实施例与上述的系统实施例是基于相同的发明构思，因此上述方法实施例的相关内容同样适用于本系统实施例，这里不再赘述。
本申请还提供一种导航信道色散时延模拟电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现：如上述的导航信道色散时延模拟方法。
处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
实现上述实施例的导航信道色散时延模拟方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中，当被处理器执行时，执行上述实施例中的导航信道色散时延模拟方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤S101至步骤S103。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行：如上述的导航信道色散时延模拟方法。
该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，例如，被上述电子设备实施例中的一个处理器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的导航信道色散时延模拟方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤S101至步骤S103。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质（或非暂时性介质）和通信介质（或暂时性介质）。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息（诸如计算机可读指令、数据结构、程序单元或其他数据）的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘（DVD）或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序单元或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种导航信道色散时延模拟方法，其特征在于，所述导航信道色散时延模拟方法包括：
构建导航信号于有线信道内的第一色散时延特性数学表达、构建所述导航信号于无线信道内的第二色散时延特性数学表达以及构建信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达，其中，所述第一色散时延特性数学表达包括接收信道色散时延特性数学表达和发射信道色散时延特性数学表达，所述第二色散时延特性数学表达为电离层信道的色散时延特性数学表达，具体为：
获取导航信号在发射装置的发射群时延测量值和在接收装置的接收群时延测量值；
根据所述发射群时延测量值通过非线性拟合方法计算发射信道色散时延特性数学表达和根据所述接收群时延测量值通过非线性拟合方法计算接收信道色散时延特性数学表达；
获取所述导航信号的电离层信道参数；
根据所述电离层信道参数构建所述电离层信道的色散时延特性数学表达；
获取导航信号在所述信道模拟器的群时延测量值，其中，所述信道模拟器为预先进行了自身信道带宽优化设置的模拟器；
根据所述群时延测量值通过非线性拟合方法计算所述信道模拟器的色散时延特性数学表达；
构建全通滤波器的补偿滤波器群时延特性表达式；
根据所述补偿滤波器群时延特性表达式与所述信道模拟器的色散时延特性数学表达通过泰勒级数进行计算，得到滤波器实系数值；
根据所述滤波器实系数值与所述补偿滤波器群时延特性表达式构建所述信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达；
结合所述第一色散时延特性数学表达、所述第二色散时延特性数学表达和所述色散时延特性补偿滤波器数学表达，根据全链路色散时延要素统一化等效模型构建所述信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达，具体为：
将所述第一色散时延特性数学表达、所述第二色散时延特性数学表达和所述色散时延特性补偿滤波器数学表达相加，得到全链路色散时延特性数学表达；
根据所述全链路色散时延特性数学表达与所述全链路色散时延要素统一化等效模型构建所述信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达；
根据所述全链路信道环节色散时延特性数学表达模拟导航射频模拟信号的导航信道色散时延。
2.根据权利要求1所述的一种导航信道色散时延模拟方法，其特征在于，通过如下方式得到所述导航信号在发射装置的发射群时延测量值，包括：
将所述发射装置的有线发射通道与适配的Golden混频器基准组件进行级联，得到输入输出同频的被测环路；
将所述导航信号输入所述被测环路，得到模拟发射信号；
根据所述模拟发射信号进行时延计算，得到所述发射群时延测量值。
3.根据权利要求2所述的一种导航信道色散时延模拟方法，其特征在于，所述根据所述发射群时延测量值通过非线性拟合方法计算发射信道色散时延特性数学表达，包括：
获取所述发射群时延测量值中预设的离散点对应的离散发射群时延测量值；
根据所述离散发射群时延测量值与离散点对应的角频率构建测量数据组；
根据所述测量数据组通过非线性拟合方法计算得到所述发射信道色散时延特性数学表达，以使得离散点发射信道色散时延特性数学表达值与离散发射群时延测量值之间偏差的平方和达到最小，其中，所述离散点发射信道色散时延特性数学表达值为所述预设的离散点对应的所述发射信道色散时延特性数学表达的函数值。
4.一种导航信道色散时延模拟系统，其特征在于，所述导航信道色散时延模拟系统包括：
数据获取模块，用于构建导航信号于有线信道内的第一色散时延特性数学表达、构建所述导航信号于无线信道内的第二色散时延特性数学表达以及构建信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达，其中，所述第一色散时延特性数学表达包括接收信道色散时延特性数学表达和发射信道色散时延特性数学表达，所述第二色散时延特性数学表达为电离层信道的色散时延特性数学表达，具体为：
获取导航信号在发射装置的发射群时延测量值和在接收装置的接收群时延测量值；
根据所述发射群时延测量值通过非线性拟合方法计算发射信道色散时延特性数学表达和根据所述接收群时延测量值通过非线性拟合方法计算接收信道色散时延特性数学表达；
获取所述导航信号的电离层信道参数；
根据所述电离层信道参数构建所述电离层信道的色散时延特性数学表达；
获取导航信号在所述信道模拟器的群时延测量值，其中，所述信道模拟器为预先进行了自身信道带宽优化设置的模拟器；
根据所述群时延测量值通过非线性拟合方法计算所述信道模拟器的色散时延特性数学表达；
构建全通滤波器的补偿滤波器群时延特性表达式；
根据所述补偿滤波器群时延特性表达式与所述信道模拟器的色散时延特性数学表达通过泰勒级数进行计算，得到滤波器实系数值；
根据所述滤波器实系数值与所述补偿滤波器群时延特性表达式构建所述信道模拟器的色散时延特性补偿滤波器数学表达；
全链路时延计算模块，用于结合所述第一色散时延特性数学表达、所述第二色散时延特性数学表达和所述色散时延特性补偿滤波器数学表达，根据全链路色散时延要素统一化等效模型构建所述信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达，具体为：
将所述第一色散时延特性数学表达、所述第二色散时延特性数学表达和所述色散时延特性补偿滤波器数学表达相加，得到全链路色散时延特性数学表达；
根据所述全链路色散时延特性数学表达与所述全链路色散时延要素统一化等效模型构建所述信道模拟器的全链路信道环节色散时延特性数学表达；
实时模拟模块，用于根据所述全链路信道环节色散时延特性数学表达模拟导航射频模拟信号的导航信道色散时延。
5.一种导航信道色散时延模拟设备，其特征在于，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如权利要求1至3任一项所述的一种导航信道色散时延模拟方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至3任一项所述的一种导航信道色散时延模拟方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410110862.3A CN117639963B (zh) | 2024-01-26 | 2024-01-26 | 导航信道色散时延模拟方法、系统、设备及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410110862.3A CN117639963B (zh) | 2024-01-26 | 2024-01-26 | 导航信道色散时延模拟方法、系统、设备及存储介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117639963A CN117639963A (zh) | 2024-03-01 |
| CN117639963B true CN117639963B (zh) | 2024-04-02 |
Family
ID=90018510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410110862.3A Active CN117639963B (zh) | 2024-01-26 | 2024-01-26 | 导航信道色散时延模拟方法、系统、设备及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117639963B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103825662A (zh) * | 2014-01-29 | 2014-05-28 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 电离层色散效应模拟器 |
| CN105659901B (zh) * | 2013-01-31 | 2015-04-01 | 北京理工大学 | 适用于宽带星地链路无线电系统的电离层色散模拟方法 |
| CN115150012A (zh) * | 2022-07-07 | 2022-10-04 | 中国人民解放军国防科技大学 | 电离层信道高精度色散时延特性实时模拟方法与系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MX2017016952A (es) * | 2017-12-20 | 2019-06-21 | Centro De Investig Y De Estudios Avanzados Del I P N | Emulador de canal doblemente selectivo, estacionario o no-estacionario en tiempo, con función de dispersión no-separable. |
-
2024
- 2024-01-26 CN CN202410110862.3A patent/CN117639963B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105659901B (zh) * | 2013-01-31 | 2015-04-01 | 北京理工大学 | 适用于宽带星地链路无线电系统的电离层色散模拟方法 |
| CN103825662A (zh) * | 2014-01-29 | 2014-05-28 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 电离层色散效应模拟器 |
| CN115150012A (zh) * | 2022-07-07 | 2022-10-04 | 中国人民解放军国防科技大学 | 电离层信道高精度色散时延特性实时模拟方法与系统 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Generalized ionospheric dispersion simulation method for wideband satellite-ground-link radio systems;Zhou Yang; Zheng Zhe;《Journal of Beijing Institute of Technology》;20151231;第24卷(第4期);全文 * |
| Low-Complexity Iterative Detection for Dual-Mode Index Modulation in Dispersive Nonlinear Satellite Channels;Qiaolin Shi;《IEEE Transactions on Communications》;20220228;第70卷(第2期);全文 * |
| 基于电离层色散的短波信道多径特性分析;吴永宏;王程林;任渊博;周福厚;;电子与信息学报;20200815(08);全文 * |
| 导航卫星信道模拟器关键技术研究;李蓬蓬;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20170215;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117639963A (zh) | 2024-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9203448B2 (en) | Wireless communication apparatus | |
| US20190123940A1 (en) | Systems and methods for adaptively-tuned digital self-interference cancellation | |
| EP3176951B1 (en) | Passive inter-modulation (pim) interference cancellation method for radio frequency module and relevant apparatus | |
| KR101196519B1 (ko) | 스퓨리어스 방사 상쇄 기능을 갖는 송신기, 무선 통신 장치, 및 스퓨리어스 방사 상쇄 방법 | |
| JP4206090B2 (ja) | 送信機および送信方法 | |
| KR101564280B1 (ko) | 통신 시스템에서의 전송 전력 교정 | |
| US20050129152A1 (en) | Method and sytem for noise reduction in measurement receivers using automatic noise subtraction | |
| US8953711B2 (en) | Configurable pre-emphasis component for transmission circuitry | |
| US20140064348A1 (en) | Digital Post-Distortion Compensation in Telecommunication Systems | |
| CN107911178B (zh) | 一种通道校准的方法及装置 | |
| JPWO2006001184A1 (ja) | 確率密度関数で重み付けした積分処理を用いた線形性評価方法と、それを用いた回路シミュレータ、評価装置、通信回路、およびプログラム | |
| US10270546B2 (en) | Method for measuring passive intermodulation and measuring device | |
| US20070249283A1 (en) | System and method for estimation and compensation of radiated feedback coupling in a high gain repeater | |
| CN111190197B (zh) | 一种导航卫星信号质量在轨优化与保持方法 | |
| US20170288853A1 (en) | System and method for dynamically calibrating one or more radiofrequency channels of a satellite payload | |
| EP2686965B1 (en) | Compensation of a transmitter distortion | |
| CN112004263A (zh) | 群时延波动校准方法及装置 | |
| CN117639963B (zh) | 导航信道色散时延模拟方法、系统、设备及存储介质 | |
| US11374661B2 (en) | Generalized virtual PIM measurement for enhanced accuracy | |
| US8811538B1 (en) | IQ error correction | |
| KR101365807B1 (ko) | 위성 중계기 성능 측정을 위한 위성 성능 모니터링 시스템 및 그 방법 | |
| US9813134B1 (en) | Base station and antenna calibration method | |
| US11770183B2 (en) | Compensation for attenuation of carrier power by a transmission path | |
| CN104618930A (zh) | 一种多天线测试系统校准方法和设备 | |
| US6628923B1 (en) | Adaptive phase and amplitude linearization method and apparatus |
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 |