[發明專利]北斗衛星導航信號大規模并行實時傳輸實現方法和系統

有效

• 申請號: 201711020413.6
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107911160B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 何志彪;肖模艷
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;李丹

本發明公開了一種北斗衛星導航信號大規模并行實時傳輸方法和系統，本發明方法通過構建了大規模并行信號傳輸支路，將衛星導航電文按結構進行大規模分組，依次送入并行信號傳輸支路，以復數移位偽隨機碼發生器獲得導航衛星并行傳輸支路專用子測距碼，分別對各支路導航電文擴頻，先以不同頻率偏移的相同載波調制，再將所有支路載波調制導航信號疊加并添加噪聲形成復合衛星導航信號,最后通過單天線發送，接收端以單天線接收方式將收到的導航信號按支路分別去載波、解擴、解調使導航電文由并變串，通過獲取導航電文實現北斗衛星導航系統的實時導航定位。本發明可廣泛應用于衛星導航系統，也可用于各種測距系統、通信系統、廣電系統和控制系統。

技術領域

本發明涉及衛星導航技術領域，尤其涉及北斗衛星導航信號大規模并行實時傳輸實現方法和系統。

背景技術

全球四大衛星導航系統包括美國的GPS(Global Positioning System)衛星導航系統、俄羅斯的GLONASS(Global Navigation Satellite System)衛星導航系統、歐盟的Galileo衛星導航系統和中國的北斗(BeiDou)衛星導航系統，它們通過為用戶提供導航電文實現導航定位，其中北斗衛星導航系統的導航電文根據速率和結構的不同分為傳統的D1和D2導航電文、基于信息類型的數據塊格式的B-CNAV1和B-CNAV2導航電文：D1和D2導航電文由超幀、主幀、子幀和字構成，D1導航電文的速率為50bps(bits/per second),內容包含本衛星基本導航信息、全部衛星歷書信息、與其它系統時間同步信息，D2導航電文的速率為500bps，內容包含基本導航信息、增強服務信息，B-CNAV1導航電文每幀由3個子幀組成長1800符號位，速率為100sps(symbols/per second)，播發周期18秒，B-CNAV2導航電文每幀長600符號位，速率為200sps，播發周期3秒，其中D1導航電文的超幀為36000比特(bits)，每個超幀由24個主幀或頁面組成，每個主幀為1500比特，每個主幀由5個子幀構成，每個子幀為300比特，每個子幀由10個字構成，每個字為30比特，每個字由導航電文數據和校驗碼組成，D2導航電文的超幀為180000比特，每個超幀由120個主幀或頁面組成，每個主幀為1500比特，每個主幀由5個子幀構成，每個子幀為300比特，每個子幀由10個字構成，每個字為30比特，每個字由導航電文數據和校驗碼組成。傳輸D1導航電文的每個超幀需要12分鐘，傳輸D2導航電文的每個超幀需要6分鐘。

上述各衛星導航系統的幾十顆導航衛星通過分別使用線性法由二進制移位偽隨機碼發生器產生的互不相關的Gold碼、Weil碼或其分層碼實現的測距碼擴頻各自的導航電文，通過偏移載波調制或相同的載波調制，再由同一導航頻點發射導航信號，這些載波調制的導航信號在用戶端接收并相互疊加，由于各顆導航衛星的測距碼互不相關，其導航信號之間不會互相干擾，用戶通過截取導航信號使用多普勒頻移法去載波再用各導航衛星測距碼由相關處理分別獲取各顆導航衛星的導航電文，用戶通過使用至少四顆導航衛星的導航電文就可以進行導航定位。用戶的導航定位時間包括導航電文接收時間和導航信號處理時間，由于后者時間相對固定，因此導航電文接收時間直接決定了用戶的導航定位時間。目前衛星導航系統使用的是40年前的第二代導航信號實現技術通過擴頻以單路串行方式傳輸導航電文，用戶需要花費3秒～12分鐘時間接收衛星導航電文，這種非實時性導航電文傳輸技術嚴重地影響到用戶的定位效率。此外，為充分利用有限頻譜資源，當前衛星導航系統采用二進制偏移載波BOC(Binary Offset Carrier)和其它各種偏移載波調制傳輸不同導航信號，導航信號產生和接收處理過程復雜，且由于采用單路串行傳輸方式導航電文傳輸時間長，其導航定位效率同樣不高。