[發明專利]一種北斗三代衛星信號模擬系統及模擬信號產生方法

在審

• 申請號: 201811464539.7
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109444923A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 符強;程雷;紀元法;孫希延;陳孝倩;雷正強
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 陸夢云

1.一種北斗三代衛星信號模擬系統，其特征是：包括順序連接的DSP核心板、FPGA信號處理模塊、上變頻模塊和發射天線/輸出電纜模塊，其中：

DSP核心板與上位機連接，將接收到上位機傳輸的數據進行分類存儲，并根據傳輸過來的數據進行電文編寫；

FPGA信號處理模塊，對由DSP核心板傳輸過來的載波NCO值和碼NCO值進行累加，同時產生中斷計數傳送給DSP核心板，用于DSP核心板中電文的編寫與傳輸、NCO值的計算與傳輸；

上變頻模塊，將載波調制模塊輸出的基帶信號上變頻為射頻信號，并送入發射天線；

發射天線，將射頻信號發射出去。

2.根據權利要求1所述的北斗三代衛星信號模擬系統，其特征是：所述FPGA信號處理模塊，具有與DSP核心板之間的數據交互、載波NCO和碼NCO值的累加計算以及電文等數據的存儲和偽碼生成、擴頻碼調制、載波調制功能，其中：

偽碼生成，生成偽碼，并將偽碼送入擴頻調制；

擴頻碼調制，將電文與偽碼進行擴頻調制后，送入載波調制；

載波調制，對送入的信號進行載波調制，并生成基帶信號。

3.權利要求1-2之一所述北斗三代衛星模擬信號產生方法，包括如下步驟：

(1)通過北斗三代衛星信號模擬系統設置全球任意位置的經緯度、時間、運動軌跡、星歷等信息，通過上位機將這些信息進行整合處理，生成一定格式的場景文件，并將數據發送至DSP核心板進行處理；

(2)DSP核心板將接收到的數據進行分類存儲，根據傳輸過來的星歷數據進行電文編寫，根據用戶位置、時間、星歷等信息計算出偽距、碼相位、載波相位、碼頻率控制字及載波頻率控制字等信息；

(3)每8ms中斷到來，DSP將電文、載波NCO值和碼NCO值等信息通過EMIF傳輸給FPGA，FPGA對傳輸過來的NCO值進行累加處理，通過累加器處理生成載波和偽碼；

(4)調制器將傳輸過來的電文、載波、偽碼進行調制，先將偽碼和導航電文進行BPSK調制，之后進行BOC調制，最后將BOC調制后的信號與載波進行調制生成BIC中頻信號，BIC信號的復包絡為：

s_B1C(t)＝s_{B1C_data}(t)+js_{B1C_pilot}(t)

其中，s_{B1C_data}(t)為數據分量，由導航電文數據D_{B1C_data}(t)和測距碼C_{B1C_data}(t)經子載波SC_{B1C_data}(t)調制產生，采用正弦BOC(1,1)調制方式；s_{B1C_pilot}(t)為導頻分量，由測距碼C_{B1C_pilot}(t)經子載波SC_{B1C_pilot}(t)調制產生，采用QMBOC(6,1,4/33)調制方式；數據分量與導頻分量的功率比為1:3，兩個分量的表達式如下：

(5)通過上述步驟生成的中頻信號經過上變頻模塊混頻生成射頻信號，通過發射天線輸出。

4.根據權利要求3所述的產生方法，其特征是：所述上位機可以通過用戶設備的位置、時間和星歷信息進行自身解算，得到衛星的坐標、仰角信息。

5.根據權利要求3所述的產生方法，其特征是：所述衛星導航電文編寫模塊用于將衛星星歷參數、衛星時鐘參數和大氣傳播模型參數組合為衛星導航電文，并送入擴頻調制模塊中。

6.根據權利要求3所述的產生方法，其特征是：所述NCO計算模塊，通過固定監測站觀測到的可視衛星的星歷信息和用戶設置的時間、坐標信息，計算出載波NCO值和碼NCO值以及用戶相對每顆可視衛星的方位角和仰角信息。

7.根據權利要求3所述的產生方法，其特征是：所述擴頻調制采用BPSK、QPSK或BOC調制方式。

8.根據權利要求3所述的產生方法，其特征是：所述BIC信號的測距碼采用分層碼結構，由主碼和子碼相異或構成，子碼的碼片寬度與主碼的周期相同，子碼碼片起始時刻與主碼第一個碼片的起始時刻嚴格對齊，B1C信號主碼由Weil碼通過截斷產生，一個碼長為N的Weil碼序列可定義為W(k；w)＝L((k+w)modN),k＝0,1,2....N-1

式中，L(k)是碼長為N的legendre序列；w表示兩個legendre序列之間的相位差。碼長為N的legendre序列L(k)可根據下式定義產生：

其中，mod表示模除運算；

通過對上述碼長為N的weil碼序列進行循環截取，可得到碼長為N₀的測距碼，即截斷序列為：

c(n；w；p)＝W((n+p-1)modN；w),n＝0,1,2...N₀-1

式中，p為截取點，表示從weil碼的第p位開始截取，取值范圍為1～N。

B1C信號主碼的碼速率為1.023Mcps，碼長為10230，由長度為10243的Weil碼通過截斷產生，w取值范圍為1～5121。