[发明专利]北斗地基导航网络地面监测站伪卫星及控制方法

权利要求书

1.北斗地基导航网络地面监测站伪卫星，用于实现单颗卫星输出信号的物理仿真，其特征在于：包括接口模块、控制模块、基带模块、射频模块和天线；所述接口模块的输入端分别与数据信号及时钟信号相连，所述接口模块的输出端与控制模块连接，所述控制模块的一个输出端直接通过射频模块与天线连接，控制模块的另一个输出端通过基带模块与所述射频模块连接，所述射频模块与天线连接；

所述的基带模块包括B1频点基带信号生成模块和B3频点基带信号生成模块，B1频点基带信号生成模块和B3频点基带信号生成模块均包括C码发生器、导航电文模块、载波生成器、第一混频器、第二混频器、功率控制器和数模转换器，C码发生器完成测距码的生成，导航电文模块用于完成导航电文的编排和缓存，载波生成器用于生成指定频率的中频载波并按正交两路输出，功率控制器完成数字域的功率控制，数模转换器完成合成信号的数模转换；C码发生器和导航电文模块的输出端分别与第一混频器连接，第一混频器及载波生成器的输出端分别与第二混频器连接，第二混频器的输出端通过功率控制器与数模转换器连接；所述接口模块用于接收伪卫星外部信号，信号种类分为时钟信号和数据信号两类：时钟信号提供伪卫星的时钟同步信号及频率信号，数据信号包括伪卫星发送数据及其工作模式控制数据、参数配置数据；

所述控制模块用于处理接口模块接收的信息，协调各个模块共同工作，实现各模块的参数配置，包括基带模块信号参数配置、射频信号的功率设置、射频发射功率、频点通断控制；

所述基带模块用于在数字域内完成北斗B1和B3频点的数据和伪码调制，得到的符号信息通过DDS调制到数字中频基带信号，同时按照相应的时隙表产生跳时脉冲伪卫星导航信号；

所述射频模块用于完成对频率综合器的配置，生成本振信号，并接收基带模块输出的模拟信号，与本振信号相乘后生成射频信号，完成两路B1/B3频点信号的合路，并接收控制模块的控制指令，通过程控衰减器控制发射信号功率的大小；

所述天线用于发送导航信号；

伪卫星系统卫星导航信号包括载波、测距码和数据码三种信息分量，表达式如下：

式中：

n表示伪卫星编号；

A_C1表示调制于B1频点载波的普通测距码振幅；

A_C2表示调制于B3频点载波的普通测距码振幅；

C₁表示B1频点普通测距码；

C₂表示B3频点普通测距码；

D_C1表示B1频点普通测距码上调制的数据码；

D_C2表示B3频点普通测距码上调制的数据码；

f₁表示B1频点载波频率；

f₂表示B3频点载波频率；

表示B1频点载波初相；

表示B3频点载波初相；

B1频点的载波频率为1561.098MHz；

B3频点的载波频率为1268.52MHz；

B1频点的测距码速率为2.046Mcps，码长2046；

B3频点的测距码速率为10.23Mcps，码长10230。

2.根据权利要求1所述的北斗地基导航网络地面监测站伪卫星，其特征在于：所述的接口模块包括数据接口模块和时钟接口模块，数据接口模块用于完成与运管参数控制数据交换，接收来自运管系统的导航参数信息、授时信息和控制指令，经过格式转换完成对射频信号的控制和数据驱动；时钟接口模块用于接收来自外部的时钟、频率信号，为射频信号生成提供统一的频率基准，产生系统所需的各种本振信号，并输出指标要求规定的时间频率信号，包括1pps和10MHz。

3.根据权利要求2所述的北斗地基导航网络地面监测站伪卫星，其特征在于：所述的数据接口模块包括网络接口、数据预处理模块、格式转换模块和自定义总线模块，网络接口的输出端依次通过数据预处理模块和格式转换模块与自定义总线模块的输入端连接。

4.如权利要求1-3中任一项所述的北斗地基导航网络地面监测站伪卫星的控制方法，其特征在于：包括一个系统启动步骤、一个系统准备步骤、一个系统运行步骤、一个伪卫星与运管中心之间高精度网络授时步骤和一个系统结束步骤：

所述系统启动步骤，伪卫星设备加电启动后，主设备按照上一次保存的设置参数进行接口设置和初始化工作，并进行工作状态检测，保证各个工作模块的运行状态正常，检测外部时钟信息是否正常；

所述系统准备步骤，当系统正常启动后，等待运管中心的控制指令，首先通过数据通信链路完成系统间的时间同步；当伪卫星设备完成时间同步指令后根据运管系统的控制指令完成伪卫星的参数配置；

所述系统运行步骤，伪卫星接收运管系统的导航电文数据，根据数据内容，实现导航信号的仿真，通过天线设备将导航射频信号播发到测试场地制定范围；

所述伪卫星与运管中心之间高精度网络授时步骤，伪卫星与运管中心之间每次通信共传输两个包数据，伪卫星发送一个请求数据包，运管中心接收后回送一个应答数据包，两个数据包都带有时间戳，根据这两个数据包带的时间戳确定时间误差；

在数据包的传送方式上，采用伪卫星和运管中心一对一的点对点方式，伪卫星在初始时和运管中心进行点对点的简短信息交换，据此对往返延时进行量化判断，并根据第一次信息交换的判断值修正时间；伪卫星和运管中心之间采用光纤链路进行物理连接；

所述系统结束步骤，当伪卫星接收到测试结束指令后，保存当前测试参数设置状态，并结束本次仿真，系统进入等待运行阶段，等待下一次仿真任务；

伪卫星根据时差θ调整本地时钟，时差θ通过下式计算：

θ＝((T2-T1)-(T4-T3))/2，

式中，T1表示伪卫星发送查询请求时间，以伪卫星时间系统为参照；

T2表示运营中心收到查询请求时间，以运营中心时间系统为参照；

T3表示运营中心回复时间信息包时间，以运营中心时间系统为参照；

T4表示伪卫星收到时间信息包时间，以伪卫星时间系统为参照。