[發明專利]一種基于用戶體驗的偽衛星與北斗衛星信號兼容方法

有效

• 申請號: 202010634188.0
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111948674B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 趙金賢;周建華;張之學;趙娜;王茂磊;胡彩波;薛峰;謝欣;趙偉;閆芳君
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍61081部隊;趙金賢;周建華;張之學;趙娜;王茂磊;胡彩波;薛峰;謝欣;趙偉;閆芳君
• 主分類號: G01S19/11
• 分類號: G01S19/11;G01S19/30;G01S19/37;G01S19/26;G01S19/24;G01S19/25
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 鄒仕娟

本發明提供了一種基于用戶體驗的偽衛星和北斗衛星信號兼容方法，用以解決現有技術中偽衛星與北斗衛星信號干擾問題。所述基于用戶體驗的偽衛星和北斗衛星信號兼容方法，通過偽衛星信號頻率采用衛星同頻同構信號頻率，偽衛星擴頻偽隨機碼從衛星預留碼中選取，且采用CDMA方式發射，偽衛星通信信號采用TDMA方式發射，從而實現信號兼容。本發明通過同頻同構及CDMA+TDMA雙復用模式，減小用戶基帶解調復雜度及兼容接收難度，保證了偽衛星對北斗衛星信號不產生干擾，同時也保證了用戶終端能夠正確接收解調偽衛星信號，實現了協同定位與授時，最大限度保證了北斗衛星導航系統現有用戶終端的兼容使用，降低了北斗用戶終端的改造成本。

技術領域

本發明屬于衛星導航與定位領域，具體涉及一種基于用戶有體驗的偽衛星與北斗衛星信號兼容方法。

背景技術

基于偽衛星+北斗衛星的組合模式地基增強衛星導航系統，通過布設偽衛星、增加用戶的可用衛星數量及系統連續服務時間來提升北斗衛星導航系統的導航性能。偽衛星與北斗衛星相互協作，就需要信號兼容，當用戶終端同時接收兩種衛星信號時，兩種信號不會相互干擾，且可以提高組合服務性能。同時，兩者信號兼容時，用戶能夠低成本無障礙地自由選星。

同時，衛星距離用戶接收機的距離非常大，均為20000km以上，所以當用戶接收機位置變化時,在軌衛星與用戶之間的幾何距離可以近似認為不變，接收到的信號強度也不會發生顯著變化。而偽衛星距離接收機較近，接收機收到的信號強度會隨著用戶位置變化而劇烈變化。當用戶距偽衛星較近時，接收到的偽衛星信號過強，將會對衛星信號造成干擾，影響在軌衛星信號的接收，而用戶距偽衛星太遠，則會造成偽衛星信號過弱而無法鎖定，這種由于用戶和衛星距離劇烈變化產生的影響，稱為“遠近效應”。

由于“遠近效應”的影響，地面偽衛星的布設過程中需要對信號體制進行合理設計，實現偽衛星和在軌衛星信號的有效接收，同時盡可能減小“遠近效應”的影響，避免偽衛星變成干擾機。

用戶終端接收機天線口面接收到的偽衛星信號功率P_T可用下式表示：

式(1)中，P_R表示接收機功率電平，d表示接收機與偽衛星的距離，G_a表示天線增益。根據式(1)可以看出，等式右側第二項會由于接收機到偽衛星距離的不同出現很大的動態性。假設距偽衛星的最小距離為50m，最大距離為50km，則信號功率范圍為60dB，即偽衛星所收到的信號強度變化幅度將達到60dB。

現有技術中，通常采用碼分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)、頻分多址(Frequency Division Multiple Access,FDMA)頻率偏值技術和時分多址(TimeDivision Multiple Access,TDMA)無線通信方法來解決“遠近效應”。

其中，CDMA是由將原始信息的帶寬大大擴展，采用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼序列去調制具備一定信號帶寬的要傳送的信息數據，然后再次把信號調制到載波上，然后發射信號。用戶接收機解調時使用的偽隨機碼要和偽衛星發射時調制的偽隨機碼一致，最后把解調后的信號下變頻，最后得到想要的測距碼和導航電文信息。利用不同C/A碼進行碼間互相關，可分離25dB。基于前述偽衛星信號功率范圍，則需要將碼速率大幅提高，但無法實現與衛星信號之間的兼容，進而顯著增加用戶接收機的成本。

FDMA包括在衛星信號頻段內偏移和偏移到頻段外兩種方法。在衛星復合碼的空洞頻點上傳輸偽衛星信號，可以認為在衛星信號空洞頻點上的偽衛星信號將被接收機忽略，從而減少或消除遠近效應問題。在GPS頻段外發射，偽衛星可以被設計成在射頻段以外任何頻率發射信號。如果偽衛星的發射信號偏離GPS衛星波段足夠遠，那么它的信號將被接收機的帶通濾波器衰減，從而避免了和GPS衛星信號的相互干擾。但由于偽衛星和GPS衛星信號是通過不同通道進入接收機的，為嚴格控制兩通道間的相對時延，以避免組合誤差，接收機需要改善濾波器和內部校準技術，從而會大大增加接收機的成本。