[发明专利]一种GLONASS民用导航信号模拟产生方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航信号处理技术领域，尤其是一种GLONASS民用导航信号模拟产生方法及装置。

背景技术

GLONASS系统是由俄罗斯研发的全球卫星导航系统，它包括三大部分分别为空间段、地面段和用户段。空间段包含由21颗工作卫星与3颗备用卫星共24颗星构成的卫星星座。地面段主要作用是利用监测数据对系统的整体控制和维护。用户段作用则是进行GLONASS导航信号的捕获跟踪与解算定位。

GLONASS信号结构由三个部分构成，载波、伪随机测距码和导航电文。有L1与L2两个频段信号，民用导航系统使用GLONASS L1频段的导航信号。与GPS系统相比，GLONASS系统采用频分多址(FDMA)复用技术即不同的卫星使用不同的频率播发卫星导航信号，而所有的卫星使用相同的CA码，信号可靠性更好。GLONASS的频率规划如下：

f_K1＝f₀₁+K·Δf₁(1)

f_K2＝f₀₂+K·Δf₂(2)

式中，K为GLONASS卫星发送信号的频道号(2005年后，K＝-7～+6)，在L1和L2子带内分别对应为

f₀₁＝1602MHz,Δf₁＝562.5kHz

f₀₂＝1246MHz,Δf₁＝437.5kHz

根据以上的频率规划，给不同频道号的卫星载波划分不同的频率。GLONASS的L1信号对应的CA码由一个9级的最大长度移位寄存器生成，输出为第7级，周期为1ms，移位寄存器的初始状态为111111111，生成多项式为：

g(x)＝1+x⁵+x⁹(3)

因为GLONASS的L1信号所有卫星使用同一个CA码序列，所以可以先用MATLAB将CA码序列计算出来，将其存储在一个专用ROM中供调用。

导航电文是卫星信号中描述卫星运行状态的参数，是定位和导航的基础数据，也叫数据码，是以数据帧的格式传输的。

GLONASS导航电文使用了超帧结构，每个超帧持续时间为2.5分钟，由5个帧组成。每个帧持续时间为30秒，由15个串组成。每个串持续时间为2秒，由1.7秒导航数据和0.3秒时间标记组成，时间标记是一个30bit的伪随机码，具体值为111110001101110101000010010110，码长10ms。

现在市场上常见的GLONASS导航卫星信号生成系统中，用户可以任意设置接收机的位置和运动轨迹、时间、误差参数、信道衰减等各种参数，该系统计算出导航电文，以及接收机应收到的各导航卫星的载波频率、频率变化率、载波相位、延时等观测量，产生控制命令，控制硬件部分进行直扩序列产生、直扩序列扩频、载波生成、载波调制、调整增益，最终生成模拟GLONASS卫星导航信号。上述结构虽然被目前市场上的GLONASS导航卫星信号生成系统所普遍采用，但其存在如下不足之处：

(1)主要功能(如直扩序列产生、载波生成、载波调整等)通过硬件实现，设备复杂，成本高；

(2)设备的硬件一旦做好，难以改变，灵活性差，难以升级、改造；

(3)采用专用计算机系统成本高，灵活性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种GLONASS民用导航信号模拟产生方法及装置。产生GLONASS导航电文，通过软件仿真模拟GLONASS中频信号，最终产生模拟GLONASS民用导航信号。

本发明采用的技术方案如下：

一种GLONASS民用导航信号模拟产生方法及装置主要包括数字中频信号生成模块、数模转换模块、滤波模块、上变频模块、增益控制模块和本地振荡器。具体的产生步骤为：

1)在基于FPGA的数字中频信号生成模块中产生并合路输出可见GLONASS导航卫星的数字中频信号；

2)在本地振荡器的控制下，数字中频信号经过数模转换和滤波模块以后，得到模拟中频信号；

3)模拟中频信号再经过上变频模块和增益控制以后，得到最终的GLONASS射频信号。