[发明专利]高动态高精度中频模拟卫星信号产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星信号产生方法，更具体地说，涉及一种用于卫星信号模拟的高动态高精度中频信号产生方法。

背景技术

高动态卫星信号模拟器能够精确模拟载体接收到的卫星信号，作为一种高精度的测试设备，功能强大，在民用和国防科学试验领域应用非常广泛。其典型用途包括模拟卫星发射的高动态信号以测试接收机的捕获性能，作为精度比较标准检验接收机的动态测量精度，设计特定的信号验证测量方案等。近年来，中国开始逐步建立自主的导航定位系统，在不断发展和提高系统各项性能指标的同时，对卫星信号模拟和测试的要求也越来越高。因此高性能卫星信号模拟器的研制对开发中国的卫星导航系统有着非常重要的现实意义。其中高动态高精度的中频信号产生方法，是研制卫星信号模拟器需要解决的关键技术之一。

目前，北京航空航天大学研制的卫星信号模拟器利用软件无线电方法，建立了卫星信号模拟器中频信号处理的数学模型。该方法通过对数字基带调制信号进行4倍内插、数字滤波，D/A(Digital/Analog)变换和模拟滤波，实现中频信号的频率变换，得到中频卫星信号。在多普勒模拟时，采用全相参的多普勒模拟算法，将采样间隔内运动目标的距离差映射成为相邻采样时刻伪码和载波的相位差，通过递推累加获得下一采样时刻的伪码相位和载波相位。系统采用传统的基于直接数字频率合成器(DDS)的频率阶梯步进的数字载波结构原理来生成数字载波，其输出为一个线性调频信号。阶梯时间逻辑单元根据输入的时间步长控制字来控制参数刷新的速率周期，频率步长变量控制字代表频率的变化信息，从而使生成的数字载波具有速度和加速度等动态信息。该方法能在一定精度下完成测试接收机所需的基本功能，具有一定的动态性能，但距离真正的高精度信号模拟尚有一定的距离。其主要缺点是：采用4倍零内插产生较高频率的信号，后接带通滤波器滤除各次镜频分量，这种方法工作时钟较低，结构复杂，降低了信号的模拟精度。采用一阶直接数字频率合成(DDS)模型，通过在时间间隔内更新速度参数来仿真具有加速度和加加速度的信号，这种方法导致速度有阶越，只能通过缩短参数更新时间间隔增加仿真精度。

因此，需要一种高动态高精度的中频卫星信号产生方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有方法的上述不足，提供一种高动态高精度的中频卫星信号产生方法。

为了达到上述目的，本发明包含如下部分：

(1)接收射频载波的参数，包括初始伪距、速度、加速度和加加速度；

(2)通过三阶载波相位累加的方法产生包含多普勒频移的高精度的载波相位；三阶载波相位累加是将传统的一阶直接数字频率合成即DDS模型进行三级级联得到的，其中初始伪距和速度对应第一级DDS，加速度对应第二级DDS，加加速度对应第三级DDS；在时钟作用下，载波加加速度累加器(第三级DDS)对加加速度进行累加，得到加速度序列，该序列与加速度初值相加后得到瞬时加速度值；同理，载波加速度累加器(第二级DDS)，对瞬时加速度进行累加得到速度序列，该序列与速度初值相加后得到瞬时速度值；载波速度累加器(第一级DDS)对瞬时速度进行累加，得到载波相位序列，该序列与初始伪距相加后得到瞬时载波相位值；

(3)载波相位截断后查正弦、余弦表得到中频载波信号；

(4)接收测距码的参数，包括初始伪距、速度、加速度和加加速度参数；

(5)采用三阶码相位累加的方法产生高精度的码钟；三阶码相位累加方法是将传统DDS级联得到的；其中初始伪距和速度对应第一级DDS，加速度对应第二级DDS，加加速度对应第三级DDS；码加加速度累加器(第三级DDS)对加加速度进行累加，得到加速度序列，该序列与加速度初值相加后得到瞬时加速度值；同理，码加速度累加器(第二级DDS)，对瞬时加速度进行累加得到速度序列，该序列与速度初值相加后得到瞬时速度值；码速度累加器(第一级DDS)对瞬时速度进行累加，得到码相位序列，该序列与初始伪距相加后得到瞬时码相位值，码相位的最高位作为码钟；

(6)在码钟的作用下，产生I路和Q路扩频码；

(7)读取I路和Q路导航电文，并与扩频码进行模2加；

(8)对扩频码进行成型滤波并调制到中频载波上；

(9)对扩频信号进行功率控制和数模转换得到中频模拟卫星信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：不进行内插和滤波，直接产生中频载波，结构简单；采用三阶DDS级联实现载波和码的多普勒模拟，速度平滑没 有阶越，并可达到很高精度。

附图说明