[發明專利]一種脈沖星信號模擬器

無效

• 申請號: 200910023383.3
• 申請日: 2009-07-20
• 公開（公告）號: CN101603831A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 蘇哲;許錄平;張華;謝振華
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于電子電路技術領域，涉及信號模擬器，特別是一種脈沖星信號模擬器，適用于對脈沖星導航系統理論方法的驗證和工程技術的研究。

技術背景

2004年，美國國防高級研究計劃局局長Tony?Tether在猶他州立大學召開的一次學術會議上透露，美國國防高級研究計劃局的戰術技術辦公室正在開展“基礎X射線源的自主導航定位”計劃研究。X射線脈沖星自主導航作為一種新的天文導航方法，抗干擾能力強，可靠性高，覆蓋范圍廣，在日心慣性系中的位置固定，無需提供星歷，具有重要戰略意義和巨大的發展潛力。X射線脈沖星導航已成為深空導航領域的重要研究方向。

目前，X射線脈沖星導航仍處于理論研究階段，需要大量的X射線脈沖星觀測信號進行研究。但是，地球大氣對X射線具有不透明性，因此在地面無法接收到脈沖星輻射的X射線信號，只能通過衛星搭載X射線探測器對脈沖星進行觀測。星載X射線探測器設計難度大，成本高，維護困難，這限制了X射線脈沖星導航理論方法的驗證和工程技術的研究。

發明內容

本發明的目的在于針對星載X射線探測器設計難度大，成本高，維護困難的問題，提供一種脈沖星信號模擬器，模擬衛星接收到的脈沖星信號，便于實現對X射線脈沖星導航理論方法的驗證和工程技術的研究。

為實現上述目的，本發明提供的脈沖星信號模擬器，包括：

脈沖星模擬計算機，用于模擬產生衛星接收到的脈沖星數據，監測數據接收緩沖板的反饋信息，并將脈沖星模擬數據通過數據端口發送到數據接收緩沖板，該脈沖星模擬計算機內裝有人機交互界面、脈沖星信號模擬單元、脈沖星特征參數庫和衛星星歷庫，用戶通過人機交互界面設置脈沖星信號模擬器的各種參數，脈沖星信號模擬算法根據這些參數查找脈沖星特征參數庫和衛星星歷庫，模擬衛星飛行過程中接收到的脈沖星信號；

數據接收緩沖板，用于將接收到的數據放入緩存，將緩存的狀態反饋至脈沖星模擬計算機，在需要時將緩存中的數據發送給模擬輸出板；

模擬輸出板，用于將接收到的數字信號轉換為模擬信號，模擬產生脈沖星信號。上述脈沖星模擬器，其中的脈沖星信號模擬單元，包括：

TOA預測模型產生模塊，用于從脈沖星特征參數庫中提取TOA預測模型，生成太陽系質心接收到的X射線脈沖星信號的波形；

萬有引力模擬模塊，用于模擬太陽、木星等大質量星體產生的相對論效應對脈沖星信號的影響；

噪聲模擬模塊，用于根據脈沖星特征參數庫中的脈沖星到太陽系質心傳播路徑的噪聲特性和該脈沖星輻射方向上的空間X射線背景噪聲特性，產生噪聲信號，并向上述的脈沖星信號的波形中加入噪聲；

偽距計算模塊，用于根據衛星星歷中和軌道攝動計算衛星當前時刻距離太陽系質心的距離和該距離在脈沖星輻射方向上的投影；

相位差計算模塊，用于根據衛星和太陽系質心的距離在脈沖星輻射方向上的投影，計算脈沖星到達衛星和太陽系質心的相位差；

移位模塊，用于根據脈沖星到達衛星和太陽系質心的相位差，對當前時刻的太陽系質心接收到的脈沖星波形進行移位，得到當前時刻衛星接收到的脈沖星信號。

上述脈沖星模擬器，其中的人機交互界面，用于讓用戶選擇脈沖星型號、衛星軌道，讓用戶輸入衛星起始位置、模擬的起始日期、時間和模擬信號信噪比。

上述脈沖星模擬器，其中的脈沖星特征參數庫，包括脈沖星的距離、自行速度、輻射方向、TOA預測模型、累積脈沖輪廓模型、脈沖星信號中的噪聲特性和該脈沖星方向的空間X射線背景噪聲特性。

上述脈沖星模擬器，其中的衛星星歷庫，包括衛星軌道數據庫和衛星軌道攝動。

上述脈沖星模擬器，其中的數據接收緩沖板，包括數據輸入端口、接口芯片、FPGA芯片、FIFO芯片和并行輸出端口，該接口芯片接收數據輸入端口上的數據，將其發送至FPGA芯片，FPGA芯片將收到的數據存入FIFO芯片中，當FIFO芯片中的數據累積到一定量后，FPGA芯片將數據從FIFO中讀出，通過并行端口輸出發送出去。

上述脈沖星模擬器，其中的模擬輸出板，包括并行輸入端口、CPLD芯片、高精度時鐘芯片、時鐘驅動芯片、5片數模轉換芯片和5路模擬信號輸出接口，該CPLD芯片接收并行輸入端口上的數據，將其發送至5片數模轉換芯片中，高精度時鐘通過CPLD芯片送至時鐘驅動芯片，產生5路高精度時鐘，分別接至5片數模轉換芯片的轉換時鐘引腳上，5片模數轉換芯片將12位數字信號轉換為模擬電壓信號，通過5路模擬信號輸出接口發送出去。

本發明具有如下優點：