[發明專利]應用于隧道內導航仿真系統的本地時鐘頻率偏差修正方法

有效

• 申請號: 201811529448.7
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109738914B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 張勇虎;嚴雷;劉旭楠;盧鋆;閆孝魯
• 申請（專利權）人: 湖南衛導信息科技有限公司
• 主分類號: G01S19/07
• 分類號: G01S19/07;G01S19/23
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

本發明涉及一種應用于隧道內導航仿真系統的本地時鐘頻率偏差修正方法，利用1PPS同步信號，測出各臺衛星信號模擬器本地10MHz時鐘信號的頻率偏差，然后在信號仿真生成時通過額外加入多普勒頻偏的方法來補償本地時鐘頻率偏差，確保生成的導航信號頻率沒有偏移。測量值count經過計算可以得到本地10MHz時鐘信號的頻率偏移值Δf：Δf=(count?10^{^8})/10（Hz）。衛星信號模擬器在導航信號動態參數時，額外加入固定的多普勒頻偏Δf₁：Δf₁=?f₁/f₀×Δf（Hz）衛星信號模擬器在生成導航碼鐘信號時，額外加入固定的頻偏Δf₂：Δf₂=?f₂/f₀×Δf（Hz）其中，f₁為衛星信號載波頻率，f₂為衛星信號碼速率，f₀是本地時鐘信號。這樣就可以不需要成本高昂的10MHz光纖傳輸設備，節省了系統成本。

技術領域

本發明屬于隧道內外火車導航連續定位領域，尤其涉及一種應用于隧道內導航仿真系統的本地時鐘頻率偏差修正方法。

背景技術

目前鐵路沿線的隧道很多，大部分長度還很長，在隧道內部導航衛星信號不可見，火車進入隧道后就會接收不到導航衛星信號，接收機會失鎖，無定位結果和時間信息輸出。現有技術中，對于室內定位有很多方法，WIFI定位，偽衛星定位等等，但是都不適合隧道這種窄長通道的場景，WIFI定位不能幫助導航接收機定位，偽衛星需要密集布設多個，而且遠近效應、多徑效應的影響嚴重。火車隧道內一般都布設有通信漏纜，可以均勻地沿著隧道輻射信號，減小遠近效應的影響，因此如果能利用現有漏纜，在隧道內仿真與隧道外真實衛星信號相同時間、星歷，軌跡位置與隧道內位置相同的信號，則接收機在隧道內就可以定位，而且通過隧道內外時，接收機也不會失鎖。

申請人提出了一種隧道內外導航定位連續仿真系統，該系統是基于衛星信號模擬器的隧道內導航定位仿真系統，由安置在隧道外的一臺導航接收機及其天線、綜合控制系統、隧道內的N臺衛星信號模擬器、發送星歷和時間信息的光纜及光電轉換器、傳輸1PPS和10MHz的2N根光纖及光電轉換器、輻射信號的N根漏纜等組成。但是此系統如果要達到定位精度優于10米，需要每隔20米布設一臺衛星信號模擬器，漏纜的距離很短，帶來施工難度加大，成本上升。

在上述系統的基礎上，在隧道外增加雷達測速測距儀，通過測量火車速度和距離，擬合出各臺衛星信號模擬器需要仿真的火車軌跡，來確保火車經過各臺模擬器漏纜輻射端口時，仿真的火車位置和速度與真實值一致，這種方法可以在減少衛星信號模擬器數量的前提下提高定位精度，節省了成本。

但是上述兩個系統提到的方法都需要各臺衛星信號模擬器與授時接收機進行10MHz信號同步，10MHz信號通過光纖低失真傳輸是個技術難題，要求相位噪聲和頻率穩定度不能惡化，因為這會影響衛星信號模擬器仿真的導航信號性能，甚至會導致火車在隧道內不能定位。目前市面上10MHz光纖傳輸方案是機箱式產品，價格上萬一臺，一臺衛星信號模擬器需要一臺，造成的成本很高。

發明內容

本發明旨在提供一種成本低的應用于隧道內導航仿真系統的本地時鐘頻率偏差修正方法，其技術方案如下：

應用于隧道內導航仿真系統的本地時鐘頻率偏差修正方法，包括如下步驟：

S1，衛星信號模擬器利用授時接收機輸出的1PPS和實際測得的1PPS傳輸時延值，修正得到與授時接收機輸出1PPS上升沿對齊的本地1PPS信號；

S2，利用本地10MHz產生100MHz信號，并對1PPS周期進行計數測量，測量值count經過計算可以得到本地10MHz時鐘信號的頻率偏移值Δf：

Δf= (count-10^{^8})/10（Hz）；