CN105510933A - 一种三体制集成的卫星导航检测设备和检测方法 - Google Patents

一种三体制集成的卫星导航检测设备和检测方法 Download PDF

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黄斌
韩冰
宇峰
王雷
周燕
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    • 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
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Abstract

本发明提供了一种三体制集成的卫星导航检测设备和检测方法，该设备包括模拟器、天线，模拟器包括主控模块，基带处理模块、信号转换模块、射频模块，能集成现行三种卫星导航体制的检测设备,融合GPS/GLONASS/北斗信号体制,使其合三为一,降低成本的同时可模拟真实卫星，再通过无线或有线方式连接机载***后，完整进行静态检测，并能模拟动态仿真，提高检测效率。

Description

一种三体制集成的卫星导航检测设备和检测方法
技术领域
本发明涉及卫星导航检测技术，特别是一种三体制集成的卫星导航检测设备和检测方法。
背景技术
卫星导航***是空间飞行器广泛采用的导航手段，这种导航技术具有精度高、可靠性高、运营成本低等特点。为实现飞机的精确导航，确保既定任务的完成，现代飞机都采用纯卫星导航技术。目前卫星导航体制主要有美国的GPS***、俄罗斯的GLONASS***、中国的北斗***，这些卫星导航***在西飞公司目前生产的各型军民飞机上都有配装。
现有技术存在的问题:
1、当飞机处于地面静态时，卫星导航***无法进入动态导航模式，因此，装机前只能进行静态检测；
2、静态检测中,受试验室地理位置以及周围建筑物限制，经常出现接收信号不良，丢失卫星信号现象,难以完整验证***功能、性能；
3、现有飞机装配的卫星导航***种类不一,每类产品若使用其对应的检测设备,则成本过高,耗时耗力,目前尚无一种多体制卫星导航检测设备,即可降低成本,又可提高效率。
现需设计一种能集成现行三种卫星导航体制的检测设备,融合GPS/GLONASS/北斗信号体制,使其合三为一,降低成本的同时可模拟真实卫星，再通过无线或有线方式连接机载***后，完整进行静态检测，并能模拟动态仿真，提高检测效率。
发明内容
为克服上述中的三项难题，本发明设计了一种即能完整进行静态检测，又能具备动态仿真功能的三体制卫星导航检测设备。
一种三体制集成的卫星导航检测设备，包括模拟器、天线，模拟器包括主控模块，基带处理模块、信号转换模块、射频模块；主控模块包括控制模拟器，对设备进行初始化，报告设备状态，接收控制命令，设备运行期间进行任务调度，为每颗卫星分配资源，将来自数仿/控制主机的导航电文和观测数据分发给各个基带处理模块；基带处理模块,包括DSP(数字信号处理器)和FPGA(现场可编程门阵列)，用于模拟产生卫星导航信号、卫星星历、计算载波频移和载波瞬时相位、信道编码处理、对星历信息进行直接扩频调制、基带信号滤波、生成扩频码，完成信号扩频，产生包含延时和多普勒特性的基带数字信号；信号转换模块包括数/模转换模块、基带处理板用于将同一通道数据叠加成一路信号，并进行正交调制；射频模块，包含频率综合单元模块和上变频通道，频率综合单元模块负责产生***内需要的各种时钟信号和本振信号，上变频通道包括滤波器、混频器、数控衰减器、合路器、固定衰减器，用于完成上变频和滤波放大，并将各个频点信号合成后输出射频信号。
用这种三体制集成的卫星导航检测设备进行检测包括以下步骤：
1试验者通过通信接口对模拟器写入信号参数和导航卫星电文参数；
2判断触发信号状态，如果触发信号有效，导航电文信息及星历等数据通过RS232串口传送到模拟器的主控模块中；如果触发信号无效，模拟器处于待机状态；
3主控模块将接收到的数据根据频点标志分发到对应的基带处理模块；
4基带处理模块中的DSP、FPGA完成信号的扩频调制，产生包含延迟和多普勒特性的基带数字信号，并将输出的基带数字信号传送到信号转换模块的基带处理板中；
5基带处理板将同一通道数据叠加成一路中频信号，经数/模转换后经基带信号滤波送到射频模块的上变频通道中；
6射频模块的上变频通道对接收的信号进行上变频处理：将三路混频器分别将其对应的中频信号和射频模块的频率综合单元模块产生的本振信号混频变换为GPS/GLONASS/北斗的射频信号，然后滤波器首先将不需要的信号滤掉，产生一定带宽的射频信号，经数控衰减器进入合路器，将产生的三种射频信号合路成一路射频信号，最后接固定衰减器衰减到需要功率输出；
7试验者通过人机交互界面对射频体制进行选择，使其输出需要的射频信号。
该卫星导航检测设备现已应用在各军民机的科研生产中，实现军民系列飞机卫星导航***和组合导航***地面功能和性能的测试，改善了目前卫星导航或组合导航***的测试现状，解决了制约卫星导航***和组合导航***装机前地面试验检测难度大、不全面及故障诊断效率低、定位精度差等主要难题，提高了装机后对电子设备和相关***导航效能的可靠性，有效缩短维护周期，保障了卫星导航或组合导航***的可靠性和维护性。按照传统检测设备，具备单一体制的单台检测设备约30万元，而三种体制则需要近百万元，本专利的可以节约40余万元，在很大程度上节约了制造成本。
附图说明
图1模拟器组成框图
图2三体制集成硬件电路图
具体实施方式
根据图1和图2一种三体制集成的卫星导航检测设备，包括模拟器、天线，模拟器包括主控模块，基带处理模块、信号转换模块、射频模块。
主控模块包括控制模拟器，对设备进行初始化，报告设备状态，接收控制命令，设备运行期间进行任务调度，为每颗卫星分配资源，将来自数仿/控制主机的导航电文和观测数据分发给各个基带处理模块。
基带处理模块,包括DSP(数字信号处理器)和FPGA(现场可编程门阵列)，用于模拟产生卫星导航信号、卫星星历、计算载波频移和载波瞬时相位、信道编码处理、对星历信息进行直接扩频调制、基带信号滤波、生成扩频码，完成信号扩频，产生包含延时和多普勒特性的基带数字信号。
信号转换模块包括数/模转换模块、基带处理板用于将同一通道数据叠加成一路信号，并进行正交调制。
射频模块，包含频率综合单元模块和上变频通道，频率综合单元模块负责产生***内需要的各种时钟信号和本振信号，上变频通道包括滤波器、混频器、数控衰减器、合路器、固定衰减器，用于完成上变频和滤波放大，并将各个频点信号合成后输出射频信号。
当用三体制集成的卫星导航检测设备进行检测时，按以下步骤进行：
1试验者通过通信接口对模拟器写入信号参数和导航卫星电文参数；
2判断触发信号状态，如果触发信号有效，导航电文信息及星历等数据通过RS232串口传送到模拟器的主控模块中；如果触发信号无效，模拟器处于待机状态；
3主控模块将接收到的数据根据频点标志分发到对应的基带处理模块；
4基带处理模块中的DSP、FPGA完成信号的扩频调制，产生包含延迟和多普勒特性的基带数字信号，并将输出的基带数字信号传送到信号转换模块的基带处理板中；
5基带处理板将同一通道数据叠加成一路中频信号，经数/模转换后经基带信号滤波送到射频模块的上变频通道中；
6射频模块的上变频通道对接收的信号进行上变频处理：将三路混频器分别将其对应的中频信号和射频模块的频率综合单元模块产生的本振信号混频变换为GPS/GLONASS/北斗的射频信号，然后滤波器首先将不需要的信号滤掉，产生一定带宽的射频信号，经数控衰减器进入合路器，将产生的三种射频信号合路成一路射频信号，最后接固定衰减器衰减到需要功率输出；
7试验者通过人机交互界面对射频体制进行选择，使其输出需要的射频信号。

Claims (2)

1.一种三体制集成的卫星导航检测设备，包括模拟器、天线，所述的模拟器包括主控模块，基带处理模块、信号转换模块、射频模块；所述的主控模块包括控制模拟器，对设备进行初始化，报告设备状态，接收控制命令，设备运行期间进行任务调度，为每颗卫星分配资源，将来自数仿/控制主机的导航电文和观测数据分发给各个基带处理模块；所述的基带处理模块,包括DSP(数字信号处理器)和FPGA(现场可编程门阵列)，用于模拟产生卫星导航信号、卫星星历、计算载波频移和载波瞬时相位、信道编码处理、对星历信息进行直接扩频调制、基带信号滤波、生成扩频码，完成信号扩频，产生包含延时和多普勒特性的基带数字信号；所述的信号转换模块包括数/模转换模块、基带处理板用于将同一通道数据叠加成一路信号，并进行正交调制；所述的射频模块，包含频率综合单元模块和上变频通道，频率综合单元模块负责产生***内需要的各种时钟信号和本振信号，上变频通道包括滤波器、混频器、数控衰减器、合路器、固定衰减器，用于完成上变频和滤波放大，并将各个频点信号合成后输出射频信号。
2.用权利要求1所述的三体制集成的卫星导航检测设备进行检测的方法，包括以下步骤：
2-1试验者通过通信接口对模拟器写入信号参数和导航卫星电文参数；
2-2判断触发信号状态，如果触发信号有效，导航电文信息及星历等数据通过RS232串口传送到模拟器的主控模块中；如果触发信号无效，模拟器处于待机状态；
2-3主控模块将接收到的数据根据频点标志分发到对应的基带处理模块；
2-4基带处理模块中的DSP、FPGA完成信号的扩频调制，产生包含延迟和多普勒特性的基带数字信号，并将输出的基带数字信号传送到信号转换模块的基带处理板中；
2-5基带处理板将同一通道数据叠加成一路中频信号，经数/模转换后经基带信号滤波送到射频模块的上变频通道中；
2-6射频模块的上变频通道对接收的信号进行上变频处理：将三路混频器分别将其对应的中频信号和射频模块的频率综合单元模块产生的本振信号混频变换为GPS/GLONASS/北斗的射频信号，然后滤波器首先将不需要的信号滤掉，产生一定带宽的射频信号，经数控衰减器进入合路器，将产生的三种射频信号合路成一路射频信号，最后接固定衰减器衰减到需要功率输出；
2-7试验者通过人机交互界面对射频体制进行选择，使其输出需要的射频信号。
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