一种基于pxi总线的通航实时gnss/ins组合导航信号模拟器的制造方法
【专利说明】一种基于PXI总线的通航实时GNSS/1 NS组合导航信号模拟
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技术领域
[0001]本发明涉及导航领域，尤其涉及一种基于PXI (PCI Extens1ns forInstrumentat1n)总线的通航实时 GNSS(Global Navigat1n Satellite System，全球导航卫星系统)/INS (Inertial Navigat1n System，惯性导航系统)组合导航信号模拟器，特别适用于在通航领域中为导航设备的测试提供GNSS信号、INS信号、GNSS/INS组合导航信号。
【背景技术】
[0002]当前国内对通航用户设备的测试评估局限于使用现有的导航信号模拟器(或稍加改进)，以有限的目标任务为驱动，缺乏对未来通航测试任务改进，测试对象改进，系统升级等方面的针对性设计，造成了系统只能在特定时间段内支持有限的测试评估任务，适应性不足，缺乏全面权威的用户设备测试系统，同时也缺乏相关的顶层设计经验。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于避免上述【背景技术】中的不足之处而提出了一种基于PXI总线的通航实时GNSS/INS组合导航信号模拟器。本发明的组合导航信号模拟器充分考虑了通航的多用户轨迹仿真、强实时性的需求特点，使用PXI架构改进了传统模拟器的组成形态，提出一种结构灵活、可配置性高、实时性强、支持多用户轨迹模拟仿真的通航实时GNSS/INS组合导航信号模拟器，可用于在实验室有线环境下提供用户自定义场景的模拟测试信号，是通航机载导航设备以及管理控制系统试验和测试的必要设备。
[0004]本发明的目的是这样实现的:一种基于PXI总线的通航实时GNSS/INS组合导航信号模拟器，包括PXI零槽控制器1、铷钟2、时频信号处理单元3、PXI总线4和用户I信号产生单元5-1 ;PXI零槽控制器I产生数仿信息经PXI总线4输出至用户I信号产生单元5-1，并从PXI总线4获取用户I信号产生单元5-1上报的状态信息；铷钟2产生时钟信号并提供给时频信号处理单元3 ;时频信号处理单元3将外部IPPS信号或者自身生成的IPPS信号经电平匹配生成IPPS基准信号经PXI总线4输出至用户I信号产生单元5-1，时频信号处理单元3将接收的时钟信号进行电平匹配后形成参考时钟经PXI总线4输出至用户I信号产生单元5-1 ;用户I信号产生单元5-1根据接收的数仿信息、参考时钟和IPPS基准信号实时产生GNSS信号、INS信号和GNSS测试信号，并输出自身的状态信息经PXI总线4输出至PXI零槽控制器I。
[0005]其中，通航实时GNSS/INS组合导航信号模拟器还包括用户2至用户N信号产生单元5-2至5-N，IPPS基准信号经PXI总线4分别输出至用户2至用户N信号产生单元5_2至5-N，参考时钟经PXI总线4分别输出至用户2至用户N信号产生单元5-2至5-N ;用户2至用户N信号产生单元5-2至5-N根据接收的数仿信息、参考时钟和IPPS基准信号均分别实时产生GNSS信号、INS信号和GNSS测试信号，并输出自身的状态信息经PXI总线4输出至PXI零槽控制器I。
[0006]其中，用户I信号产生单元5-1包括频点信号产生模块13、射频信号合路器16、功分器17和功率衰减器18，频点信号产生模块13包括频点I至频点K信号产生模块13-1至13-K ;频点I至频点K信号产生模块13-1至13-K均分别接收经PXI总线4输出的数仿信息、参考时钟和IPPS基准信号，然后分别产生一路射频导航信号并输出至射频信号合路器16 ;频点I至频点K信号产生模块13-1至13-K分别将自身的状态信息输出至PXI总线4 ；频点I至频点K信号产生模块13-1至13-K中的任意一个频点信号产生模块根据接收到的数仿信息产生一路INS信号并输出；射频信号合路器16将收到的K路射频导航信号合成一路信号后输出到功分器17 ;功分器17将收到的信号分为两路，一路为GNSS测试信号，另一路经功率衰减器18进行功率衰减后生成GNSS信号。
[0007]其中，用户2至用户N信号产生单元5-2至5-N和用户I信号产生单元5_1的结构相同。
[0008]其中，频点2信号产生模块13-2包括通道基带信号产生器19、多径基带信号产生器22、状态寄存器26、加法器27、数字时钟发生器28、数模转换器29和上变频器30，其中通道基带信号产生器19包括通道I至通道M基带信号产生器19-1至19-M，多径基带信号产生器22包括多径I至多径Q基带信号产生器22-1至22-Q ;通道I至通道M基带信号产生器19-1至19-M分别将收到的数仿信息、参考时钟和IPPS基准信号生成载波、伪码和电文后经扩频调制处理产生基带信号后输出至加法器27 ;多径I至多径Q基带信号产生器22-1至22-Q分别将收到的数仿信息、参考时钟和IPPS基准信号生成载波、伪码和电文后经扩频调制处理产生基带信号后输出至加法器27 ;状态寄存器26接收数仿信息、参考时钟和IPPS基准信号，实时更新自身状态信息并输出至PXI总线4 ;加法器27将所有的基带信号合成一路形成数字基带信号后输出到数模转换器29 ;数字时钟发生器28根据接收的参考时钟产生高频时钟并输出至数模转换器29 ;数模转换器29在高频时钟的驱动下将数字基带信号转换为模拟基带信号后输出至上变频器30 ;上变频器30将模拟基带信号进行上变频处理形成射频导航信号后输出给射频信号合路器16。
[0009]其中，通道I基带信号产生器19-1包括数字信号处理器31、数字锁相环32、载波生成器33、伪码生成器34、电文生成器35、乘法器36和扩频调制器37 ;数字信号处理器31接收数仿信息，进行解析处理产生控制和数据指令，将控制和数据指令分别输出至载波生成器33、伪码生成器34和电文生成器35 ;数字锁相环32将收到的时钟信息进行锁相和倍频处理产生同步高稳的时频信号分别输出至载波生成器33、伪码生成器34和电文生成器35 ;载波生成器33、伪码生成器34和电文生成器35分别接收经PXI总线4输出的IPPS基准信号；载波生成器33根据收到的三路信号生成载波后输出至乘法器36 ;伪码生成器34根据收到的三路信号生成伪码后输出至乘法器36 ;电文生成器35根据收到的三路信号生成电文后输出至扩频调制器37 ;乘法器36将收到的载波和伪码相乘产生BPSK信号输出至扩频调制器37 ;扩频调制器37将电文和BPSK信号进行扩频调制后输出至加法器27。
[0010]其中，频点2信号产生模块13-2和频点3至频点K信号产生模块13_3至13-K的结构相同。
[0011]其中，频点2信号产生模块13-2和频点I信号产生模块13-1的结构相同，所述的频点I信号产生模块13-1还包括INS信号产生器25，INS信号产生器25接收经PXI总线4输出的数仿信息、参考时钟和IPPS基准信号，在参考时钟的作用下从数仿信息中提取INS信号后进行输出。
[0012]其中，通道2至通道M基带信号产生器19-2至19-M和通道I基带信号产生器19_1的结构相同，多径I至多径Q基带信号产生器22-1至22-Q和通道I基带信号产生器19_1的结构相同。
[0013]本发明相对于【背景技术】的优点在于:
[0014]1、本发明采用基于PXI总线的系统架构，各种功能单元均采用PXI形式进行设计，实际应用中可根据需求的导航系统数量、频点数量，选用特定的功能单元，使得系统具有高度的灵活性、可配置性。
[0015]2、本发明采用高速的PXI总线完成数据通信，使用PXI总线的IPPS基准信号实现精确时间同步，零槽控制器产生的数学数据向硬件板卡发送的更新频率非常高，其时间间隔最低可到5毫秒，较好的满足了通航领域对于实时性的要求。
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