CN113747366B - 一种北斗卫星导航***中的终端上报数据方法 - Google Patents

一种北斗卫星导航***中的终端上报数据方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种北斗卫星导航***中的终端上报数据方法，其包括：首先确定终端所在位置的最强入站S波束，然后将要发送的数据进行入站编码、调制，生成BPSK信号和TXEN信号，之后将BPSK信号经射频通道进行变频、由TXEN信号控制功放电路进行放大后，通过天线将处理后的信号发射出去；该方法的特征在于：确定终端所在位置的最强入站S波束是通过北斗卫星导航***中的GPS功能确定其准确地理位置信息，然后通过查找北斗卫星导航***中的GEO卫星的波束覆盖区域范围列表，来获得终端所在位置的最强入站S波束的。

Description

一种北斗卫星导航***中的终端上报数据方法
技术领域
本发明涉及北斗终端通信技术，具体涉及一种单L频点的北斗终端通信方法，具体的说是一种没有S接收频点也能进行北斗通信的低成本的北斗终端的通信实现方法。
背景技术
北斗卫星导航***是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航***，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。
北斗短报文是北斗卫星导航***的特色功能，区别于世界上的其他几大导航定位***。对于北斗短报文功能，用户需要响应S服务波束并锁定最强的S入站波束，随后将观测数据组帧通过L频点执行入站功能；否则无法执行入站操作。
在现有技术中，为了实现响应S服务波束并锁定最强的S入站波束，现有的北斗终端需要包含有关S频点功能的电路，使用很复杂的S波束解调算法，才能找到最强的S入站波束，完成采集数据的上报。这种有关S频点功能的电路的结构比较复杂，成本也很高，导致目前的北斗终端结构复杂且成本较高，并且这种北斗终端设备的稳定性和可靠性也得不到有效的保证。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种单L频点的北斗终端的上报数据实现方法，通过本方法，即使北斗终端不安装S频点功能电路，不使用复杂的S波束解调算法，北斗终端也能够实现采集数据的上报，有效的降低了北斗终端的成本，提高了设备的稳定性、可靠性。
本发明所采用的技术方案如下：
一种北斗卫星导航***中的终端上报数据方法，其包括：
首先确定终端所在位置的最强入站S波束，
然后将要发送的数据进行入站编码、调制，生成BPSK信号和TXEN信号，之后将BPSK信号经射频通道进行变频，且由TXEN信号控制功放电路对变频后的BPSK信号进行放大后，通过天线将处理后的信号发射出去；
该方法的特征在于：确定终端所在位置的最强入站S波束是通过以下方式完成的：
首先通过北斗卫星导航***中的GPS功能确定终端所在位置的准确地理位置信息，然后通过查找北斗卫星导航***中的GEO卫星的波束覆盖区域范围列表，来获得终端所在位置的最强入站S波束。
如前所述的北斗卫星导航***中的终端上报数据方法，其中确定终端所在位置的最强入站S波束的步骤是由所述终端中的GPS功能模块辅助完成的。
如前所述的北斗卫星导航***中的终端上报数据方法，其中确定终端所在位置的最强入站S波束的步骤还可以是由所述终端以外的GPS标校仪辅助完成的。
与现有技术相比，本发明的优点在于，通过本方案极大程度的摆脱了传统北斗终端的复杂结构设计，减少了北斗终端的功能电路，避开了复杂的解调算法，同时降低了北斗终端的设备成本，可进一步保证北斗终端能够长时间的可靠、稳定的工作。
本方法在模拟测试时，经验证，效果良好，极大地降低了设备的成本，同时减少了设备维修率问题，产生较好的经济效益。
附图说明
图1为波束覆盖区域示意图；
图2为入站编码信息图；
图3为设备框图；
图4为工作流程图。
以上附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，其中附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。
本发明公开了一种北斗卫星导航***中的终端设备，其包括：ARM、CPLD、射频通道、功放单元和天线，其中：
由ARM确定终端设备所在位置的最强入站S波束，并将要发送的数据进行入站编码，将编码后的数据传送给CPLD；CPLD对编码后的数据进行调制，生成BPSK信号和TXEN信号，之后将BPSK信号和TXEN信号传送给射频通道和功放单元；射频通道对BPSK信号进行变频，并且由TXEN信号控制功放电路对变频后的BPSK信号进行放大；天线将处理后的信号发射出去。
ARM确定终端设备所在位置的最强入站S波束是通过以下方式完成的：
首先通过终端设备的GPS功能确定其所在位置的准确地理位置信息，然后所述ARM通过查找北斗卫星导航***中的GEO卫星的波束覆盖区域范围列表，来获得终端设备所在位置的最强入站S波束。
对于一种位置固定的北斗卫星导航***中的终端设备，其包括：ARM、CPLD、射频通道、功放单元和天线，其中：
由该北斗卫星导航***中的GPS标校仪确定终端设备所在位置的最强入站S波束，该终端设备的ARM将要发送的数据进行入站编码，将编码后的数据传送给该CPLD；CPLD对编码后的数据进行调制，生成BPSK信号和TXEN信号，之后将BPSK信号和TXEN信号传送给射频通道和功放单元。
射频通道对该BPSK信号进行变频，并且由该TXEN信号控制所述功放电路对变频后的BPSK信号进行放大；然后所述天线将处理后的信号发射出去。
该设备的特点在于，通过北斗卫星导航***中的GPS标校仪确定终端设备所在位置的准确地理位置信息，然后通过查找北斗卫星导航***中的GEO卫星的波束覆盖区域范围列表，获得终端所在位置的最强入站S波束。
在上述设备下，该方法的实现如下：
例如，北斗二号***提供RDSS服务的5颗卫星均为GEO卫星，每颗卫星播发两个波束，共计10个波束，主要覆盖亚太地区；5颗GEO卫星分布于赤道上，相对于地球为静止卫星。所以每个卫星波束覆盖的亚太区域都是固定的，GEO卫星波束覆盖区域示意图如图1所示。
基于GEO卫星的工作原理，当单L频点的北斗终端处在亚太地区某一点，即可通过北斗终端的GPS功能确定此点的准确地理位置信息，即经纬度位置信息，经查找GEO卫星的波束覆盖区域范围列表，即可获得此点最强入站波束。按照北斗卫星导航***入站信号体制要求，单L频点的北斗终端首先进行信号入站编码，编码格式见图2(详细编码信息格式见相关文件)，包括截断码、m序列、Gold码，编码经过调制后产生BPSK信号和TXEN信号，最后BPSK信号经射频通道进行变频、由TXEN信号控制功放电路进行放大后经天线发射出去即可完成数据上报。
单L频点的北斗终端的设备组成如图3所示，整个北斗终端主要由ARM、CPLD、射频通道以及功放单元等组成，区别于市面上常规的北斗终端，不再包含有S低噪放电路模块，简化了电路设计。
单L频点的北斗终端通过GPS定位功能，获得北斗终端自身的经纬度位置信息，由ARM通过查找波束覆盖表计算出北斗终端所在位置的最强入站S波束，连同ARM获取到的北斗SIM卡的特征值和采集到的上报数据信息，按照图2的入站编码格式进行编码，编码后的数据由CPLD进行调制，生成调制后的BPSK信号和TXEN信号，最后调制信号经射频通道进行变频、由功放电路放大后经天线发射，即完成一次北斗终端的采集数据上报的发射任务。工作流程图如图4所示。
单L频点的北斗终端如果固定使用，上述设备框图及工作流程可进一步简化，可直接去掉GPS定位功能电路：在北斗终端安装的时候，首先通过GPS标校仪获取北斗终端固定地点的经纬度，通过查表获得此处的最强入站S波束，然后将S波束值直接固化在ARM程序中，每次入站信息组帧时无需再次计算、查找最强入站S波束，直接使用S波束固化值即可。此种简化设计，可减少GPS定位误差偏大及定位失锁的可能性，进一步增加了单L频点的北斗终端工作的可靠性，同时进一步降低了单L频点的北斗终端的制造成本。
本发明中的北斗终端需要额外注意的地方有：
1、北斗卡由ARM进行控制，ARM需要模拟北斗卡工作时序，才能正常和北斗卡进行通信，获取北斗卡特征值，否则无法执行读卡操作；
2、ARM执行入站信息编码操作时，务必严格按照入站帧格式编码，否则卫星无法识别，导致数据丢包；
3、CPLD进行组帧信息调制，生成BPSK信号和TXEN信号，CPLD需要做好这两个信号的工作时序控制，否则可能导致通道、功放电路工作异常。

Claims (1)

1.一种北斗卫星导航***中的终端上报数据方法，其包括：
首先确定终端所在位置的最强入站S波束，
然后将要发送的数据进行入站编码、调制，生成BPSK信号和TXEN信号，之后将BPSK信号经射频通道进行变频、由TXEN信号控制功放电路对变频后的BPSK信号进行放大后，通过天线将处理后的信号发射出去；
该方法的特征在于：确定终端所在位置的最强入站S波束是通过以下方式完成的：
首先通过北斗卫星导航***中的GPS功能确定终端所在位置的准确地理位置信息，通过查找北斗卫星导航***中的GEO卫星的波束覆盖区域范围列表，来获得终端所在位置的最强入站S波束；其中，
确定所述终端所在位置的最强入站S波束的步骤是由所述终端中的GPS功能模块完成的；
或者，确定所述终端所在位置的最强入站S波束的步骤是由所述终端以外的GPS标校仪完成的；
所述终端主要由ARM、CPLD、射频通道以及功放单元组成，不包含S频点功能电路，由GPS功能确定的最强入站S波束值固化在ARM程序中。
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北斗通信技术在光照水电站水情测报***中的应用;曹年红,易道机,江海深;水电自动化与大坝监测(第06期);全文 *

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