[發明專利]一種VHF信號附加二次相位因子的測量系統

有效

• 申請號: 201310368437.6
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103439687A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 孫曉文;曾輝;張淑芳
• 申請（專利權）人: 大連海事大學;交通運輸部海事局
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06
• 代理公司: 大連八方知識產權代理有限公司 21226
• 代理人: 衛茂才

技術領域

本發明屬于電波測量領域，涉及陸基定位和電波傳播交叉應用學科，具體涉及一種VHF信號附加二次相位因子的測量系統。

背景技術

為了保證船舶的航行安全，有必要安裝天基和陸基雙備份定位導航系統。當前的路基定位導航系統的終端產品價格昂貴，船舶安裝率很低。而幾乎所有的船舶都已安裝了AIS（Automatic?identification?System）?終端設備，世界主要沿海區域已經基本覆蓋AIS岸站系統，因此，利用現有AIS系統進行船舶自主定位的技術具有廣泛的應用基礎。但是，AIS信號的二次相位延時必然會對定位精度造成影響，因此，需要測量信號的附加二次相位因子ASF（Additional?Secondary?Factor），并創建VHF信號的ASF數據庫，從而能夠根據實測數據建立修正模型，來減小定位誤差。

發明內容

本發明的目的就是提供一種VHF信號ASF的測量系統，它適用于AIS船舶自主定位導航系統進行二次相位修正，提高定位精度。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種VHF信號附加二次相位因子的測量系統，包括岸站發射系統，固定測試點接收系統和移動測試點接收系統，所述岸站發射系統和固定測試點接收系統的位置已知，且距離比較近（小于3km），移動測試點接收系統的位置通過RTK測量獲得；岸站發射系統產生并發射測試信號，它由收發端共視的授時GPS接收機、高精度同步原子時鐘、數字中頻測試信號發生器、DA轉換模塊和上變頻模塊組成；測試信號不含電文信息，它用M序列調制載波，調制方式為BPSK調制，收發端共視的授時GPS接收機的PPS脈沖信號觸發M序列的起始位置，以此作為時間標識進行測距；固定測試點接收系統和移動測試點接收系統的結構相同，都由下變頻模塊、AD轉換模塊、共視的授時GPS接收機、高精度同步原子時鐘和數字中頻信號處理器組成；數字中頻信號處理器包括載波剝離模塊、M序列產生模塊、延時控制模塊、延時模塊、運算模塊和處理器模塊；接收系統和中的收發端共視的授時GPS接收機和高精度同步原子時鐘使接收機能夠得到信號的發射時間信息和同步的接收時間信息；運算模塊進行相乘積分累加運算，并將各路相關結果送給處理器模塊進行處理，處理的結果用于控制延時控制模塊，它對延時模塊中的延時值進行調整，延時模塊的值是根據收發端位置計算出的理想延時，在這個初始延時的基礎上，多個延時模塊相應產生多個M序列，它們分別進行相關運算可以獲得多個相關值，選擇其中最大相關值的支路進行分辨率更高的延時，及延時模塊中的值比延時模塊的值更精確，信號的發射時間信息就可以通過最大相關支路的延時值獲得。

具體處理步驟如下：

1）岸站不斷地產生并發射測試信號，該信號是用M序列調制載波，調制方式為BPSK調制，共視授時GPS接收機的1PPS脈沖標志M序列的起始位置；

2）將移動接收系統放在固定接收系統相同的位置，測量信號從岸站到固定接收系統和移動接收系統的傳播時間分別為???????????????????????????????????????????????和，兩者相減得到接收設備的接收時延之差；

3）將移動收系統放置在測試范圍內的其他測試點，測得信號從岸站到移動接收系統的傳播延時，，…，，…，并相應測得信號從岸站到固定接收系統的傳播延時，，…，…；

4）對測量數據進行處理，得到各移動測試點的附加二次相位因子。

信號從岸站到固定接收系統和移動接收系統的傳播時間可以分別表示為式（1）和式（2）所示：

?????????????????????????????????????（1）

?????????????????????????????????????（2）

其中，為岸站發射臺的發射設備的時延；為固定測試點接收系統的時延；為移動測試點接收設備的時延。具體處理步驟2）測得的和，兩者的表示式（1）和式（2）中只有最后一項不同，因此兩者相減可以得到兩個接收設備的接收時延之差。

由于固定測試點離岸站發射臺很近，所以兩項可以忽略不計，因此式（1）可以表示為式（3）：

????????????????????????????????????????????????（3）

式（2）-（3）可以得到：

????????????????????????????（4）

因此?

????????????????????????????（5）