[發(fā)明專利]一種地基高精度區(qū)域定位導(dǎo)航系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711291806.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN108089204B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭熙業(yè);楊俊;周永彬;劉長水;孟志軍;劉凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/01
• 分類號(hào): G01S19/01;G01S19/03
• 代理公司: 長沙國科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種地基高精度區(qū)域定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于：

1)若干個(gè)分布式導(dǎo)航基站，各導(dǎo)航基站分布在服務(wù)區(qū)域的不同位置，各導(dǎo)航基站都具備導(dǎo)航信號(hào)播發(fā)功能，每個(gè)導(dǎo)航基站均配有發(fā)射和接收天線，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航信號(hào)的播發(fā)和接收；各個(gè)導(dǎo)航基站具有不同的站點(diǎn)編碼，導(dǎo)航基站包括導(dǎo)航信號(hào)生成單元、時(shí)間同步單元、時(shí)頻基準(zhǔn)單元、寬帶上變頻單元、寬帶下變頻單元、發(fā)射天線以及接收天線；

所述時(shí)間同步單元用于與基準(zhǔn)站進(jìn)行時(shí)間頻率比對(duì)，時(shí)間同步單元由時(shí)頻信息處理模塊以及導(dǎo)航信號(hào)處理模塊組成；所述時(shí)頻基準(zhǔn)單元產(chǎn)生導(dǎo)航基站本地時(shí)間與頻率基準(zhǔn)；接收天線用于接收基準(zhǔn)站或/和擴(kuò)展基準(zhǔn)站播發(fā)的導(dǎo)航信號(hào)，接收到的導(dǎo)航信號(hào)經(jīng)由寬帶下變頻單元轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)，導(dǎo)航信號(hào)處理模塊測(cè)量出接收到的導(dǎo)航信號(hào)中對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的本地時(shí)間與導(dǎo)航基站本地時(shí)間的時(shí)間頻率差，時(shí)頻信息處理模塊將時(shí)間頻率差與接收到的導(dǎo)航信號(hào)中對(duì)應(yīng)站點(diǎn)測(cè)得的導(dǎo)航基站與接收到的導(dǎo)航信號(hào)中對(duì)應(yīng)站點(diǎn)本地時(shí)間的時(shí)間差生成導(dǎo)航信號(hào)頻率及相位調(diào)整量，并將導(dǎo)航信號(hào)頻率及相位調(diào)整量發(fā)送給導(dǎo)航信號(hào)生成單元擴(kuò)頻序列發(fā)生器以及載波頻率發(fā)生器，用以調(diào)整擴(kuò)頻碼及載波信號(hào)的頻率與相位；

所述導(dǎo)航信號(hào)生成單元生成中頻導(dǎo)航信號(hào)，導(dǎo)航信號(hào)生成單元由擴(kuò)頻序列發(fā)生器、載波頻率發(fā)生器、導(dǎo)航電文生成模塊以及信號(hào)調(diào)制模塊組成；擴(kuò)頻序列發(fā)生器根據(jù)設(shè)定的站點(diǎn)編號(hào)、碼組和工作時(shí)隙表產(chǎn)生相應(yīng)的偽碼序列，產(chǎn)生的偽碼序列與載波頻率發(fā)生器產(chǎn)生的載波信號(hào)以及導(dǎo)航電文生成模塊生成的導(dǎo)航電文信息一起送入信號(hào)調(diào)制模塊完成信號(hào)調(diào)制，調(diào)制產(chǎn)生的中頻導(dǎo)航信號(hào)發(fā)送給寬帶上變頻單元完成射頻調(diào)制，射頻調(diào)制后的導(dǎo)航基站導(dǎo)航信號(hào)經(jīng)發(fā)射天線播發(fā)出去；

2)基準(zhǔn)站，各導(dǎo)航基站與基準(zhǔn)站之間采用雙向時(shí)間同步方法實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航基站之間的時(shí)間同步，基準(zhǔn)站具有GNSS時(shí)間參考功能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基高精度區(qū)域定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于：若干個(gè)導(dǎo)航基站的設(shè)立能夠?qū)崿F(xiàn)用戶接收機(jī)進(jìn)入服務(wù)區(qū)域內(nèi)后，在服務(wù)區(qū)域的任何位置都能夠同時(shí)接收到N個(gè)以上的導(dǎo)航基站發(fā)出的信號(hào)，N≥4；

基準(zhǔn)站能夠與全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步；基準(zhǔn)站與導(dǎo)航基站能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)航信號(hào)的雙向傳遞；基準(zhǔn)站在無線時(shí)間同步模式下為各導(dǎo)航基站提供時(shí)間頻率參考，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)站與各導(dǎo)航基站之間的時(shí)間同步；服務(wù)區(qū)域內(nèi)的各導(dǎo)航基站完成與基準(zhǔn)站時(shí)間同步后，用戶接收機(jī)開始接收各導(dǎo)航基站的導(dǎo)航信號(hào)，并進(jìn)行高精度定位。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地基高精度區(qū)域定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)存在導(dǎo)航基站與基準(zhǔn)站不可視時(shí)，在服務(wù)區(qū)域內(nèi)增設(shè)一個(gè)以上的擴(kuò)展基準(zhǔn)站，擴(kuò)展基準(zhǔn)站通過基準(zhǔn)站授時(shí)，擴(kuò)展基準(zhǔn)站與基準(zhǔn)站之間采用雙向時(shí)間同步方式實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，與基準(zhǔn)站不可視的導(dǎo)航基站與擴(kuò)展基準(zhǔn)站之間建立雙向連接，完成站間時(shí)間同步。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地基高精度區(qū)域定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于：基準(zhǔn)站具有其對(duì)應(yīng)的站點(diǎn)編碼，所述基準(zhǔn)站包括導(dǎo)航信號(hào)生成單元、時(shí)間同步單元、時(shí)頻基準(zhǔn)單元、GNSS授時(shí)單元、寬帶上變頻單元、寬帶下變頻單元、發(fā)射天線以及接收天線；

所述GNSS授時(shí)單元接收GNSS的時(shí)間信息，GNSS授時(shí)單元將GNSS的時(shí)間信息傳送給時(shí)頻基準(zhǔn)單元，時(shí)頻基準(zhǔn)單元產(chǎn)生與GNSS時(shí)間同步的基準(zhǔn)站本地時(shí)間以及頻率基準(zhǔn)；

基準(zhǔn)站的時(shí)間同步單元用于與導(dǎo)航基站進(jìn)行時(shí)間頻率比對(duì)，時(shí)間同步單元由時(shí)間信息處理模塊以及導(dǎo)航信號(hào)處理模塊組成；所述時(shí)頻基準(zhǔn)單元產(chǎn)生基準(zhǔn)站本地時(shí)間與頻率基準(zhǔn)；接收天線用于接收擴(kuò)展基準(zhǔn)站或/和導(dǎo)航基站播發(fā)的導(dǎo)航信號(hào)，接收的導(dǎo)航信號(hào)經(jīng)由寬帶下變頻單元轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)，導(dǎo)航信號(hào)處理模塊測(cè)量出接收到的導(dǎo)航信號(hào)中對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的本地時(shí)間與基準(zhǔn)站本地時(shí)間的時(shí)間差，時(shí)間信息處理模塊將測(cè)得的時(shí)間差發(fā)送給導(dǎo)航信號(hào)生成單元中的導(dǎo)航電文生成模塊生成導(dǎo)航電文，最終以導(dǎo)航電文的形式發(fā)送給導(dǎo)航基站用于時(shí)間同步；

基準(zhǔn)站中的導(dǎo)航信號(hào)生成單元生成中頻導(dǎo)航信號(hào)，導(dǎo)航信號(hào)生成單元由擴(kuò)頻序列發(fā)生器、載波頻率發(fā)生器、導(dǎo)航電文生成模塊以及信號(hào)調(diào)制模塊組成；擴(kuò)頻序列發(fā)生器根據(jù)設(shè)定的基準(zhǔn)站站點(diǎn)編號(hào)、碼組和工作時(shí)隙表產(chǎn)生相應(yīng)的偽碼序列，產(chǎn)生的偽碼序列與載波頻率發(fā)生器產(chǎn)生的載波信號(hào)以及導(dǎo)航電文生成模塊生成的導(dǎo)航電文信息一起送入信號(hào)調(diào)制模塊完成信號(hào)調(diào)制，調(diào)制產(chǎn)生的中頻導(dǎo)航信號(hào)發(fā)送給寬帶上變頻單元完成射頻調(diào)制，射頻調(diào)制后的基準(zhǔn)站導(dǎo)航信號(hào)經(jīng)發(fā)射天線播發(fā)出去。