[發(fā)明專利]一種電離層閃爍的衛(wèi)星信號模擬系統(tǒng)及使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710902331.8
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107728125B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設計）人: 孫希延;付文濤;紀元法;符強;王守華;嚴素清;鄧洪高;吳孫勇;歐陽繕
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 石燕妮

1.一種用于電離層閃爍的衛(wèi)星信號模擬系統(tǒng)，其特征在于：衛(wèi)星信號模擬系統(tǒng)適用于BDS/GPS衛(wèi)星信號，包括通過串口連接的硬件裝置與上位機，所述上位機配置有上位機軟件，上位機軟件用于生成硬件裝置所需場景文件、配置模擬參數以及控制顯示硬件裝置；

所述硬件裝置包括基帶信號模塊，與基帶信號模塊連接的高穩(wěn)晶振，單片機模塊，DA模塊及電源模塊，DA模塊還依次連接有射頻模塊與天線，天線工作頻段覆蓋BDS/GPS衛(wèi)星信號頻率；

所述的單片機模塊用于處理基帶信號模塊通過串口發(fā)出的模擬器參數，并實時顯示處理結果；

所述的高穩(wěn)晶振用于提供時鐘源；

所述的射頻模塊是用于對基帶信號模塊輸出中頻模擬信號進行變頻，上變頻至與BDS/GPS衛(wèi)星信號相對應的載波頻段；

所述上位機軟件包括用戶場景生成單元、電離層閃爍仿真參數控制軟件以及實時界面；

場景生成軟件單元存儲實時模擬所需的必要數據，用于在模擬開始前生成場景文件；

電離層閃爍仿真參數控制軟件單元用于配置閃爍模型參數、閃爍仿真時長、數據更新周期；

實時界面用于和硬件裝置實時通信，并顯示模擬器當前運行狀態(tài)，設定參數；

所述閃爍模型參數為

真空中傳播ε₁(r,z)得到：

在頻域求解方程得：

把只有相位改變下的傳播方程的解U(r,z-Δz)＝U(r,z)exp(jkΔzε₁(r,z)/2)經過傅里變換后作為方程的初始條件，然后在頻域求解方程，獲得其結果；在電離層不規(guī)則體內如此交替進行求解，最終求解出產生閃爍信號所需要的相位和幅度的波動數據；

其中，r表示到主傳播軸的距離，z表示主傳播軸，Δz是電波在相位屏中的傳播距離，為介質的波數，是自由空間的波數，表示介電常數中和不規(guī)則體相關的隨機變化起伏的部分，ΔN(r)為背景電子濃度的起伏，即變化量，為背景電離層電子密度，是等離子體頻率，為橫向拉普拉斯算子。

2.根據權利要求1所述的用于電離層閃爍的衛(wèi)星信號模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述基帶信號模塊包括FPGA模塊以及與FPGA模塊連接的2個DSP模塊，一個DSP模塊用于GPS衛(wèi)星的電離層閃爍模塊計算，另一個DSP模塊用于BDS衛(wèi)星的電離層閃爍模型計算；兩個DSP模塊之間通過SDRAM及FLASH連接通信；FPGA模塊用于時序邏輯控制、信號調制及通信交互，FPGA模塊包括RS232接口，RS232接口通過串口與上位機連接。

3.根據權利要求2所述的用于電離層閃爍的衛(wèi)星信號模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述FPGA模塊包括RTC模塊、信號調制模塊；RTC模塊與信號調制模塊通過并聯(lián)的GPS通道與BDS通道連接，信號調制模塊與DA模塊連接。

4.根據權利要求3所述的用于電離層閃爍的衛(wèi)星信號模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述DA模塊為4路DA。