[發(fā)明專利]CAPS/北斗雙模接收機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210287305.6
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN102809751A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢燕;趙愛萍;胡永輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家授時(shí)中心
• 主分類號: G01S19/33
• 分類號: G01S19/33
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，是針對中國區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)CAPS和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兩個(gè)獨(dú)立的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的一種CAPS/北斗雙模接收機(jī)。

背景技術(shù)

北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)是中國自行研制開發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（GNSS），是除美國GPS、俄羅斯GLONASS之后的第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)由三顆（兩顆工作衛(wèi)星、一顆備用衛(wèi)星）北斗定位衛(wèi)星（北斗一號）、地面控制中心為主的地面部分、北斗用戶終端三部分組成。北斗一號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用同步軌道衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航定位，同時(shí)還具有很強(qiáng)的授時(shí)能力，授時(shí)服務(wù)范圍包括我國國土和東南亞地區(qū)，可向用戶提供全天候、二十四小時(shí)的即時(shí)定位服務(wù)。依靠觀測北斗一代系統(tǒng)的三顆衛(wèi)星，再通過外部輸入高程數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)無源定位的功能；在只觀測一顆衛(wèi)星的情況即可實(shí)現(xiàn)無源授時(shí)的功能。但是單一使用時(shí)，存在陸地和航空客戶單北斗定位可用性、可靠性差、精度差等缺點(diǎn)。

中國區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)（CAPS）是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新的衛(wèi)星導(dǎo)航體制和系統(tǒng)，它不受外國政府控制，而且提供精碼高精度服務(wù)。它采用在軌的赤道同步（GEO）通信衛(wèi)星作為導(dǎo)航星，并對導(dǎo)航星實(shí)行精確測定軌，構(gòu)成了導(dǎo)航的空間位置基準(zhǔn)；在導(dǎo)航地面站放置高精度的原子鐘，產(chǎn)生測距碼、導(dǎo)航電文和時(shí)間信息并發(fā)射上行，經(jīng)同步通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)后廣播下行。

由于CAPS與GPS在導(dǎo)航電文的速率、擴(kuò)頻碼的序列上相同，導(dǎo)航電文的幀結(jié)構(gòu)也與GPS相似，因此現(xiàn)有CAPS單模或雙模接收機(jī)是采用GPS接收機(jī)芯片來實(shí)現(xiàn)CAPS接收機(jī)。這種技術(shù)使得CAPS系統(tǒng)在調(diào)制方式、擴(kuò)頻碼選擇等方面必須與GPS相同，這就限制了CAPS系統(tǒng)的發(fā)展，更重要的是這樣做不能解決精碼的定位問題，同時(shí)使得我們的CAPS系統(tǒng)在芯片的供應(yīng)上受到外國的制約；軟件接收機(jī)在計(jì)算平臺上的開銷和功率消耗都比較大，而且精碼接收機(jī)的信號采樣頻率至少要40MHz，是粗碼的10倍，常規(guī)數(shù)據(jù)處理平臺難以勝任。此外軟件接收機(jī)雖然便于軟件算法開發(fā)，但是目前還不能進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種CAPS/北斗雙模接收機(jī)，可在北斗授時(shí)不可用的情況下采用CAPS系統(tǒng)作為備份。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：包括天線模塊、射頻通道模塊、北斗信息處理單元和微處理器單元。

所述天線模塊包括CAPS/北斗雙模天線、功分器、CAPS濾波放大單元和北斗濾波放大單元，所述射頻通道模塊包括CAPS射頻前端和北斗射頻前端，北斗衛(wèi)星信號和CAPS衛(wèi)星信號由CAPS/北斗雙模天線同時(shí)接收后，經(jīng)功分器分別送往CAPS濾波放大單元和北斗濾波放大單元，隨后CAPS衛(wèi)星信號送往CAPS射頻前端，北斗衛(wèi)星信號送往北斗射頻前端，CAPS衛(wèi)星信號由CAPS射頻前端處理成中頻數(shù)字信號，送往微處理器單元；北斗衛(wèi)星信號經(jīng)北斗射頻前端處理成中頻數(shù)字信號，送往北斗信息處理單元；所述北斗信息處理單元對中頻信號進(jìn)行捕獲、跟蹤、解調(diào)和解碼，解碼后的信息送往微處理器單元；所述微處理器單元根據(jù)CAPS衛(wèi)星信號輸出位置解算結(jié)果和CAPS時(shí)間脈沖。

所述的CAPS/北斗雙模天線為全向天線，設(shè)計(jì)為圓極化，采用單點(diǎn)背饋方式，CAPS微帶貼片天線和北斗微帶貼片天線分別通過一個(gè)穿過介質(zhì)板的金屬探針與介質(zhì)背板上的頻點(diǎn)在4GHz的窄帶低噪放和頻點(diǎn)在2GHz的窄帶低噪放。兩個(gè)低噪放共用一個(gè)輸出饋電點(diǎn)，饋電電壓為5+V。

所述的北斗信息處理單元為無源定位模塊，采用單向授時(shí)。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明采用了CAPS/北斗一體化雙模接收天線，簡化了接收機(jī)的整體結(jié)構(gòu)；提供了一種具有CAPS系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)信號互為備份功能，能夠使在其中一種授時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)自動切換到另一種授時(shí)系統(tǒng)的CAPS/北斗雙模接收機(jī)。

本發(fā)明采用電路形式的接收機(jī)用專用硬件模塊完成算法固定、計(jì)算量大的數(shù)據(jù)處理任務(wù)，而由軟件完成靈活性要求高的處理任務(wù)。設(shè)計(jì)中用到的微處理器（專用硬件模塊）是我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的CAPS基帶芯片，可以徹底擺脫國家導(dǎo)航基礎(chǔ)設(shè)施對美國GPS系統(tǒng)的依賴，并能夠不斷改進(jìn)和提升系統(tǒng)性能，這對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防武器系統(tǒng)的建設(shè)都有重要的意義。

本發(fā)明采用北斗一號衛(wèi)星接收機(jī)和CAPS衛(wèi)星接收機(jī)冗余備份，實(shí)現(xiàn)雙模授時(shí)定位。組合導(dǎo)航可以大大提高系統(tǒng)的可用性和完好性，甚至可以提高定位精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：