专利名称：Caps卫星模拟信号发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及CAPS卫星导航领域，具体涉及一种CAPS卫星模拟信号发生器。
背景技术：
卫星信号模拟器是卫星导航系统和接收机(尤其是高动态接收机)研制的关键 仪器，由于涉及军事目的，卫星导航信号模拟器研究领域国外公开发表的技术文献很少，而 且，进口的卫星信号模拟器的接收机运动类型有严格限制。而CAPS(中国区域定位系统) 系统是中国自主研发的中国区域导航定位系统，其空间部分是6颗商用同步轨道卫星和1 颗倾斜轨道卫星组成，星座的⑶OP在中国区域在20左右。因此为了能够为CAPS卫星导航 系统中的地面系统研制、建设和测试提供一个可靠、稳定、准确和易用的仿真和测试环境、 以及为CAPS三频接收机提供室内测试环境，测试CAPS三频接收机的信号接收能力，定位性 能，捕获、跟踪灵敏度等指标，需要研制一款具有自主知识产权的CAPS卫星导航信号模拟
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实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种CAPS卫星模拟信号发生器，它能够 模拟高精度的卫星导航信号、以及实际环境下的接收机天线所接收到的信号。为解决上述问题，本实用新型所设计的CAPS卫星模拟信号发生器，主要由上位 机、基带信号处理模块、数模转换器、功分器、3个射频模块和输出部件构成；其中基带信号 处理模块的内部主要由DSP信息处理模块和与之相连的FPGA信号处理模块构成；上位机的 经串口与基带信号处理模块的DSP信息处理模块相连，基带信号处理模块的FPGA信号处理 模块经数模转换器连接至功分器，功分器的3个输出端分别与3个射频模块相连，3个射频 模块的输出端与输出部件连接；上位机主要完成电文参数提取、场景生成、模拟的卫星通道 状态、卫星星空分布、模拟时间界定、接收机位置和速度、以及模拟位置与接收机定位结果 比对；基带信号处理模块的DSP信息处理模块完成用户轨迹的计算，导航电文解码，虚拟原 子钟计算、卫星位置的实时计算，传播延迟的计算、码数控振荡器和载波数控振荡器计算、 并与FPGA信息处理模块共同完成各个通道的运行时状态监视和校正；基带信号处理模块 的FPGA信息处理模块完成高动态码数控振荡器和载波数控振荡器模拟，进行中频信号调 制，系统时序控制和同步；上述基带信号处理模块所生成的基带信号经数模转换器转换后， 由功分器把基带信号分为3路，这3路信号经3个射频模块上变频到GAPS三个频点之后由 输出部件输出。上述方案所述输出部件既可以是合路器及与合路器相连的天线、也可以是3条射 频电缆。由于CAPS星历更新频繁，DSP信息处理模块中不能存放很长时间的电文，因此，模 拟器所用星历信息是根据特定时刻的CAPS电文重新编制而成，格式与CAPS信息处理模块 电文相同。上述方案所述上位机根据CAPS电文，提取相关参数，所提取的参数由FPGA信息处理模块传输到DSP信息处理模块中进行电文的重新编制。上位机模拟接收机的运动轨迹包括静点、勻速运动、圆周运动、勻加速度运动、或 变加速度运动、而且可以根据用户自定义运动轨迹。通过设定接收机的运动轨迹，即可在模 拟时间界定内、确定下接收机位置和速度。为了获得更为精确的GAPS卫星模拟信号，上述基带信号处理模块内还建立有电 离层误差模型、对流层误差模型、多路径误差模型、卫星星历误差模型、虚拟原子钟误差模 型、和/或地球自转效应误差模型，DSP信息处理模块根据上述误差模型计算误差，生成修 正和改变卫星信号状态的参数。由于本模拟器是针对CAPS三频相码组合动态接收机应用，三频组合的最大优点 之一是可以消除电离层的一阶效应，而CAPS电离层一阶误差比高阶误差大3个数量级，因 此，上述方案所述电离层误差模型为电离层一阶误差模型。由于CAPS卫星信号的极化特性决定了 CAPS多路径误差比较严重，本实用新型从 多路径信号相对直达波的幅度、相位和相对时延模拟CAPS多路径误差。本实用新型针对CAPS卫星导航系统，构建基于DSP (数字信号处理)+FPGA (现场 可编程门阵列)的CAPS三频高动态卫星信号模拟器，它不同于一般的信号发生器，不仅要 模拟高精度的卫星导航信号，更为主要的是模拟出特定时间、特定地点的接收机所接收到 的所有卫星星座发射的信号，即模拟器的输出信号，就是实际环境下的接收机天线所接收 到的信号，这包含了卫星星历信息，也包含有CAPS接收机到各颗卫星的距离(通常称为伪 距，其包括对流层、电离层、多路径、地球自转效应等误差的伪距)信息，在同一时间基准 下，根据卫星到所模拟的接收机的距离，对信号作了相应的延迟，接收机接收此模拟信号即 可实现定位，并且定位结果和模拟器中所模拟的接收机轨迹位置一致。本实用新型能为 CAPS卫星导航系统中的地面系统研制、建设和测试提供一个可靠、稳定、准确和易用的仿真 和测试环境；为CAPS接收机提供室内测试环境，测试CAPS接收机的信号接收能力，定位性 能，捕获、跟踪灵敏度等指标。
图1为本实用新型一种CAPS卫星模拟信号发生器的原理示意图；图2为CAPS卫星模拟信号发生器的DSP信息处理模块的流程图。
具体实施方式
本实用新型一种CAPS卫星模拟信号发生器的原理示意图如图1所示，其硬件部分 主要由上位机、基带信号处理模块、数模转换器、功分器、3个射频模块和输出部件构成；其 中基带信号处理模块的内部主要由DSP信息处理模块和与之相连的FPGA信号处理模块构 成；上位机的经串口与基带信号处理模块的DSP信息处理模块相连，基带信号处理模块的 FPGA信号处理模块经数模转换器连接至功分器，功分器的3个输出端分别与3个射频模块 相连，3个射频模块的输出端与输出部件连接。上位机主要完成电文参数提取、场景生成、模拟的卫星通道状态、卫星星空分布、 模拟时间界定、接收机位置和速度、以及模拟位置与接收机定位结果比对；基带信号处理模 块的DSP信息处理模块完成用户轨迹的计算，导航电文解码，虚拟原子钟计算、卫星位置的实时计算，传播延迟的计算、码数控振荡器和载波数控振荡器计算、并与FPGA信息处理模 块共同完成各个通道的运行时状态监视和校正；基带信号处理模块的FPGA信息处理模块 完成高动态码数控振荡器和载波数控振荡器模拟，进行中频信号调制，系统时序控制和同 步；上述基带信号处理模块所生成的基带信号经数模转换器转换后，由功分器把基带信号 分为3路，这3路信号经3个射频模块上变频到GAPS三个频点之后由输出部件输出。本实用新型的上位机从功能上划分为以下10个功能模块即初始化模块、自检模 块、通信控制模块、场景生成器功能模块、可见星状态显示模块、星空图显示模块、卫星功率 控制模块、接收机定位信息模块、模拟器卫星信号NMEA格式输出模块、以及模拟位置-接收 机定位结果数据分析模块。初始化模块完成模拟器初始化参数设置。自检模块在模拟器加 电或用户发出自检命令后，向模拟器发送自检专用数据，模拟器在接受自检指令，开始硬件 各部分检查，将检查结果送计算机，由计算机判断模拟器的工作状态。通信控制模块完成计 算机与模拟器之间的通信，向模拟器发送导航信息、接收机初始位置信息及初始速度、用户 设置的运动轨迹，接收模拟器发送的状态信息。场景生成器功能模块生成实时模拟所需的 场景文件及模拟预览。可见星状态显示模块从DSP信息处理模块里发送给上位机的卫星 信号的位置，实时地计算每个可见星的仰角、方位角、伪距等信息。星空图显示模块计算每 颗卫星相对接收机的仰角、方位角，并通过图显示出来。卫星功率控制模块在模拟过程中， 可以对每个可见星随意打开/关闭每个卫星信号通道，以此控制每个可见星的信号功率。 接收机定位信息模块根据设置的初始参数，在DSP信息处理模块里实时计算出接收机的位 置，从串口实时接收并转换为经度、纬度和高度，并且计算出东北天三方向的速度。模拟器 卫星信号NMEA格式输出模块根据每颗可见卫星的位置计算出可见卫星仰角、方位角、伪距 等信息，把模拟器里每个可见卫星的信息按照标准的NMEA0183格式显示出来并存储成文 件。模拟位置-接收机定位结果数据分析模块从模拟器设置的卫星的运动轨迹(卫星的位 置)和从接收机接收到的运动轨迹分别比较显示出来，从而来验证接收机的性能。双串口 同时接受模拟器和接收机的数据，并进行实时对比、画图显示。上位机内包含有数仿软件，其用于完成模拟器的各项数仿工作，实现模拟器与接 收机的交互及观测数据显控。主要功能包括实现系统启动与重置的逻辑控制，实现初始参 数、仿真初始时刻及坐标的设置，完成仿真环境的设定；根据接收机的运动规律和特点，分 别建立对应的运动模型，生成接收机的运动轨迹，提取动态参数；在本实用新型优选实施例 中，上位机模拟的接收机的运动轨迹包括静点、勻速运动、圆周运动、勻加速度运动、或变加 速度运动、而且可以根据用户自定义运动轨迹。通过设定接收机的运动轨迹，即可在模拟时 间界定内、确定下接收机位置和速度。实现接收机运动轨迹的标准场景文件保存与轨迹预 览功能；通过双串口设计，提取接收机定位信息，与模拟器模拟的用户位置信息进行比对， 分析定位性能；针对模拟器的各项观测数据的提取和显示，包括卫星星座图，用户运动轨迹 图，定位结果比对图，卫星实时状态信息图，伪距信息，功率控制图等。由于CAPS星历更新 频繁，DSP信息处理模块中不能存放很长时间的电文，因此，模拟器所用星历信息是根据特 定时刻的CAPS电文重新编制而成，格式与CAPS信息处理模块电文相同。上述方案所述上 位机根据CAPS电文，提取相关参数，所提取的参数由FPGA信息处理模块传输到DSP信息处 理模块中进行电文的重新编制。本实用新型的基带信号处理模块采用DSP+FPGA的方案。其中DSP信息处理模块选用的Ti公司的浮点型TMS320C67i;3B，工作频率可达300MHz，最高指令处理能力2400MIPS。 FPGA信息处理模块选用了 Xilinx公司的Virtex_5，其内部包含多达330，000个逻辑单元， 六个时钟管理模块(CMT)，多达1，200个用户1/0，550MHz集成模块存储器。由于DSP信息 处理模块在运算过程中会产生大量的数据需要储存，本实用新型还选用了 SDRAM的外存储 空间。为了储存程序，还选用了 2Mb容量的FLASH存储空间。DSP信息处理模块的流程图如图2所示，其主要负责模拟信号生成过程中大部分 的计算工作，包括用户轨迹的计算，导航电文解码，虚拟原子钟计算、卫星位置的实时计算， 传播延迟的计算、码NCO(数控振荡器)和载波NCO计算、与FPGA共同完成各个通道的运行 时状态监视和校正。由于DSP信息处理模块先于FPGA信息处理模块进入工作状态，所以 DSP信息处理模块还需对FPGA信息处理模块进行控制。主要功能有(1)参数设定和用户轨迹计算高动态卫星信号模拟器的高动态指的是接收机的高动态，所以在模拟环节上主 要体现在用户轨迹的计算上。卫星信号的模拟首先需要设定模拟开始时刻，模拟持续时间 和接收机的在这段时间内的运动轨迹。用上位机通过串口将这些设定数据送入DSP信息处 理模块，然后DSP信息处理模块再进行计算。需要确定的参数包括模拟开始时刻，模拟持续时间，接收机的初始位置，接收机 的初始速度和接收机的加速度(直线运动时)，DSP信息处理模块据此以一定的频率(如 50Hz)计算出模拟时间段之内所有的接收机位置，存入SDRAM中。(2) CAPS导航电文解码CAPS导航电文的基本单位是比特(20ms)，30个比特构成一个字(0. 6s)，10个字构 成一个子帧(6s)，5个子帧构成一帧，2个帧构成一超帧，4个超帧构成一页。CAPS导航电文 主要包含虚拟钟、星历、气压测高等信息。其中虚拟钟信息30s更新一次；星历信息1分钟 播报一次，6分钟更新一次；气压测高数据4分钟更新一次，每次播发116个测站的气压和 温度，4颗卫星4分钟交叉播发四个测站的气压和温度，用户在一分钟同时捕获4颗卫星的 信号或者连续4分钟捕获一颗卫星信号，即可获得所有116个测站的气压和温度信息。首先在DSP信息处理模块中存储一段二进制导航电文(如2个小时)，DPS根据 CAPS导航电文格式进行解码，得到卫星星历信息、虚拟原子钟信息和气压测高信息。并将解 码的星历参数分别除以不同的系数，按比特提取后存入数组中。导航电文的数据存储为二维数组第一行为时间，第二行为数据比特。生成的电文 存入SDRAM中，每1小时的导航电文大约要占用5. 4MB的存储空间。根据导航电文提取卫星的位置和速度信息，并结合用户轨迹和速度，推算卫星信 号传播延迟和多普勒频移等信息。(3)各种时延计算基带信号处理模块内还建立有电离层一阶误差模型、对流层误差模型、多路径误 差模型、卫星星历误差模型、虚拟原子钟误差模型、和/或地球自转效应等误差模型，DSP信 息处理模块根据上述误差模型计算误差，生成修正和改变卫星信号状态的参数。(4)高动态NCO模拟在DSP信息处理模块计算流程中，由伪距的实时计算方法计算出每隔Ims到达接 收机前端的卫星信号的载波相位和码相位，由此求出每一毫秒间载波相位差八、和码相位差Δ tP，并由此计算载波控制字和码控制字。控制字即为DSP发给FPGA送入NCO的累加值。 设FPGA工作频率为f (MHz)，NCO深度为K，则载波控制字为Ncaeeiee = (Atc-N)/(1000 -f)， 码控制字为 Ncode = (Atp-N)/(1000 · f)。其中 N = 2K。限于DSP信息处理模块的处理速度有限，并根据C/A码的周期，采用每Ims向FPGA 信息处理模块发送新的控制字的处理方法。在此期间，DSP信息处理模块完成伪距的即时 计算，将其转换为载波相位和码相位，再转换到载波控制字和码控制字，在中断处理程序中 发送给FPGA信息处理模块。本实用新型的信号处理计算工作主要由FPGA信息处理模块负责实现，具体实现 功能包括伪码和载波发生器设计，高动态码NCO和载波NCO模拟，进行中频信号调制，系统 时序控制和同步。另外，FPGA信息处理模块还是整个模拟器系统中各模块间数据通信的中 转，负责实现相关数据的交互和缓存，以实现个子系统间的数据通信。DSP信息处理模块在初始阶段会向FPGA信息处理模块每个通道发送通道信息(包 括模拟器功能，模拟卫星号，通道开关状态等)，FPGA内部通道根据收到的卫星号，选择相 应的伪码和载波发生器，再根据收到的初始码片相位和载波相位，选择该码表和载波内的 起始点，开始进行NCO累加。生成的伪码和载波调制在同步导航电文数据上，形成数字中频 信号。(1)初始阶段FPGA信息处理模块在系统启动时并不真正进入工作流程，必须要在DSP信息处理 模块完成必要的初始计算，向FPGA信息处理模块发送初始信号后，才进入正常工作状态。 DSP信息处理模块在初始阶段会向FPGA信息处理模块每个通道发送卫星号。FPGA信息处 理模块内部通道根据收到的卫星号，选择相应的短精码表，再根据收到的初始码片，选择该 短精码表内的某一位作为起始，开始进行累加。(2) CAPS短精码生成在CAPS卫星信号模拟器发生器中，对于FPGA信息处理模块生成的短精码有三点 要求a)根据选定的卫星号产生所对应的码序列，并有换星功能。b)能对一个码历元周期中的基码序列号(1 10230)、基码的码片相位进行初始 设置和控制。c)码的基码速率是可控制的，用来模拟卫星和接收机载体的相对运动带来的多普 勒频率的影响。卫星信号的发射时刻可以用导航电文的子帧号、子帧中字的序列号(0 9)、字 中位的序列号(0 29)、位中码历元周期的序列号(0 19)、码历元周期中的基码序列号 (0 10229)、基码的码片相位来表示。导航电文的子帧、字、位都和短精码基码有严格的 同步关系。所以在模拟器设计中，有必要对短精码基码序列号(0 10229)、基码的码片 相位进行初始设置和控制。短精码基码的码片相位和基码速率的设置和控制可以通过码 NCO(采用直接数字频率合成技术)来实现，改变码NCO的频率控制字就可以改变基码速率， 码NCO的相位对应短精码基码的码片相位。(3)基于码NCO的动态伪码设计码NCO的实现有几种方式，主要考虑如何能够快速实现。码相位受到初相，自然速率(10.23MHz)和多普勒的影响。为了防止溢出的影响，FPGA信息处理模块处理过程中中 将码NCO定义为36bit的无符号整数寄存器(根据指标要求计算得到)。因此它总共有236 个状态，一个完整的码周期是1ms。动态伪码的模拟，通过码NCO的设计产生包含动态特性的码速率时钟，对伪码模 块伪码发生模块接口进行读操作产生动态伪码。码NCO控制字由初始码相位控制字和动 态码频率控制字构成。在码相位累加器中，将初始码相位控制字作为累加初始值，将码NCO 频率字增量作为每一采样时刻的累加器输入，在码NCO逻辑中进行累加。当寄存器累加值 ^ 236时，码相位累加器产生一次溢出，整码片计数器加1，表示已经过一个完整的伪码码片 周期。此时通过伪码接口模块读出一个码片，实现高动态伪码的产生。总体上来讲，码NCO模块的功能就是实现用户运动信息到伪码频率动态信息的转 变。为了使成生的短精码具有速度和加速度等动态信息，采用码NCO方式进行码片计数和 整周相位计数。码NCO的频率控制字和相位控制字在DSP中进行计算并实时通过总线传给 FPGA0(4)载波NCO的设计相对于码NC0，载波NCO的实现相对可以更简单些，因为没有周期是10230个码元 的限制，最终输出的结果是直接映射的余弦和正弦的相位值。载波NCO的状态字总数设计 为2的幂次，虽然由于载波的波长较短，NCO状态字总数的幂次可以不用太高，例如21(1，对应 距离分辨率为19cm/1000 = 0. 2mm。但是在FPGA的处理流程中，由于是实时输出，无需存储 结果，也没有速度上的限制，处理一个状态字总数为21°和236的NCO所占用资源是相差无几 的，所以仍然采取了 总状态字的载波NC0，这样距离分辨率在理论上可以达到7. 2cm/236 =1. 047X10_lclmm。载波NCO输出的状态对应也有236种。(5)信号调制在CAPS扩频调制与中频载波产生模块中，来自多普勒模拟电路的码速率时钟控 制下的伪码码流，与导航电文完成数据的扩频调制，输出发射数据流。同时将由载波NCO控 制下产生的动态数字载波同时输出，在FPGA信息处理模块外部实现载波调制，最终生成中
频数字信号。为了实现数据的扩频调制，需要保证数据帧速率与相应的扩频码速率严格同步。 在数据发射模块中通过历元计数器的设计来对伪码计数，并提供信息数据的更新时间信 息，从而能够保证数据的正确调制。历元计数器的设计主要包括以下内容通信数据子帧计数允许范围0 四9(对应一子帧内数据比特数)，单位周期为1 帧电文长度(含多普勒)；伪码周期计数允许范围0 19(对应导航电文一个数据位中的伪码历元周期的 序列号)，单位周期为Ibit导航电文长度(含多普勒)；伪码码片计数允许范围0 10229(对应伪码历元周期中的伪码基码序列号)， 单位周期为1个码片周期(含多普勒)。上述计数内容和伪码NCO相位值相结合，就可提供通信数据的发射时刻信息。其 中，利用伪码周期计数来产生导航电文组帧时钟，同步导航电文的数据位输出。通过伪码周 期计数同步通信数据的更新，并与伪码、载波进行扩频调制。[0057](6) NCO模拟数据实时校正本实用新型在实时运行时，随着时间的推移和控制字量化误差，码NCO和载波NCO 的累加模拟将产生一定误差。对于高动态信号模拟来讲，该误差会迅速累积，并对模拟精度 带来较大误差。因此设计了 FPGA--DSP间的数据闭环实时校正。具体原理和过程如下a)FPGA根据历元计数器生成实时的NCO累加值，码片相位值、码周期计数值和导 航电文比特计数值，存入固定的寄存器组中；b)每次系统中断来临时，作为回传数据将上述寄存器中的数据通过总线发送至 DSP信息处理模块。c)DSP信息处理模块内部对当前模拟时间进行独立的计算，同时将时间分解成导 航电文计数、ms计数、码片计数和码相位，与FPGA信息处理模块回传数据一一对应。d)比较FPGA信息处理模块和DSP信息处理模块响对应的计数器和码相位，若二者 之间的误差达到了一定值，则校正该误差，微调下次中断发送的码NCO和载波NCO频率字。本实用新型的射频模块主要用于完成上变频本振和输出功率的产生、将3路CAPS 中频信号通过上变频处理转换为3路标准的射频信号、该3路标准的射频信号的频点分别 为3拟6. 02MHz、3979. 47MHz和4143. 15MHz，并对信号进行预放大。射频模块为输出功率是 可调节的。本实用新型所述输出部件既可以是合路器及与合路器相连的天线，此时3路信号 由合路器合成1路信号后由1面天线发射出去；本实用新型所述输出部件还可以是3条射 频电缆，此时3路信号分别由这3条射频电缆输出。本实用新型还包括有电源模块，该电源模块用于提供整个系统的二次供电，并提 供各个模块硬件芯片所需的电压。CAPS接收机在当前时刻收到的卫星信号，是在稍早的某一时刻从卫星发射的。对 不同卫星，信号收发之间的时延和卫星与接收机之间的距离、电波折射影响等紧密相关。受 传播时延、多普勒效应和各误差因素的影响，当卫星发射的信号到达接收机时，接收机测出 的载波频率、码状态和卫星发射时刻状态相比较都发生了一定的变化。如何模拟出这个变 化量，是CAPS卫星信号模拟器发生器的主要任务之一。DSP信息处理模块承担了大部分的 计算。1、CAPS系统坐标系为了确定卫星和接收机在三维空间中的位置，需要一个特定的坐标系，CAPS采用 ITRF2000国际地球参考架。这样，星历使用地固坐标系比较方便，因为接收机定位结果一般 都使用地固系，这样不必进行坐标变换。另外，而且选用ITRF2000国际地球参考架自身精 度高；通用性强，有利于坐标系精化和改进，并命名该坐标系为CAPS-03地球坐标系。2、CAPS卫星信号模拟器参数分析CAPS模拟器正常工作要模拟的到达接收机前端，经下变频的卫星信号可表示为 (以一路为例说明)Signal(t) = Anoise + 乙 AjCj (t - Tcodej )Dj(t - Tcodej) cos(2^//F . tj - lnfLX · Tcj) ①
j由式①可知，在确定了模拟时间t，相应的短精码和导航电文之后，最关键就是要 求出每颗卫星发射的信号到达接收机的时延τ。时延包括载波时延和码时延。要得到卫星到接收机的时延，必须首先得到以下几个数据a)接收机的位置b)卫星的位置c)卫星到接收机的延迟，包括空间传播延迟，信号通过电离层的延迟，信号通过对 流层的延迟，等等其中接收机的位置是根据预先设定的参数在模拟器循环运算前即计算得到的，下 面对另外两项参数的获得进行详细说明。3、CAPS卫星位置的实时计算3. 1、导航电文解码CAPS模拟器每次工作的时候，采用的星历参数并不是固定的，而是根据不同的时 间，选择读入相应的导航电文文件。导航电文是CAPS地面站记录下来的一段时间内电文， 为CAPS模拟器提供了必要的参数。下面给出了一个典型的导航电文文件对一颗卫星存储 结构以及对应的参数说明。CAPS电文结构telegraphID insertTime te 1 egraphtype frame 1 count frameltype frameleffectIen584404 2009-2-2423:00:01 327591300frame leffectdatasatellitenoEB90AC76382008000080ECED785DC008020000203977000D513200800008112D4918020D3AA03CAPS电文格式说明“telegraphID” 电文编号；“insertTime” 电文产生时间；"telegraphtype"电文 类型；“frameIcount，，项是帧编号；“frameltype” 帧类型；“frameleffectlen” 帧长度； “frameleffectdata”项是电文内容；“satelliteno”卫星编号。300位电文用75个十六进 制数值表示，最后一位的“ 3，4，5 ”是卫星编号。3. 2、星历参数计算3. 2.1、虚拟钟计算CAPS用四阶幂函数作为虚拟钟时间模型，在电文中发送模型的四个参数(iit4，at3， at2, atl, at0)。用户根据这四个参数计算虚拟钟时间改正的值τ clk = at3 · (t_tt(1) 4+at3 · (t"tt0) 3+at2 · (t"ti0) 2+atl · (t"tt0) '+a^+O. 1245s ②其中，t表示当前时间，ttO表示模型起点时刻，都是CAPST的时间3. 2. 2、卫星位置计算在CAPS系统中，卫星星历采用“地心地固”坐标系(ECEF)，具体为ITRF2000国际 地球参考架。根据toe时刻的星历参数，可计算卫星在任意时刻的位置坐标和速度为
权利要求1.CAPS卫星模拟信号发生器，其特征在于主要由上位机、基带信号处理模块、数模转换器、功分器、3个射频模块和输出部件构 成；其中基带信号处理模块的内部主要由DSP信息处理模块和与之相连的FPGA信号处理模 块构成；上位机的经串口与基带信号处理模块的DSP信息处理模块相连，基带信号处理模 块的FPGA信号处理模块经数模转换器连接至功分器，功分器的3个输出端分别与3个射频 模块相连，3个射频模块的输出端与输出部件连接。
2.根据权利要求1所述的CAPS卫星模拟信号发生器，其特征在于所述输出部件为合 路器及与合路器相连的天线、或者是3条射频电缆。
专利摘要本实用新型公开一种CAPS卫星模拟信号发生器，主要由上位机、基带信号处理模块、数模转换器、功分器、3个射频模块和输出部件构成；其中基带信号处理模块的内部主要由DSP信息处理模块和与之相连的FPGA信号处理模块构成；上位机的经串口与基带信号处理模块的DSP信息处理模块相连，基带信号处理模块的FPGA信号处理模块经数模转换器连接至功分器，功分器的3个输出端分别与3个射频模块相连，3个射频模块的输出端与输出部件连接。它能够模拟高精度的卫星导航信号、以及实际环境下的接收机天线所接收到的信号。
文档编号G01S19/23GK201917664SQ20102055663
公开日2011年8月3日 申请日期2010年10月10日 优先权日2010年10月10日
发明者孙希刚, 孙希延, 张顺岚, 纪元法, 耿建平, 莫建文, 邓洪高 申请人:桂林电子科技大学