0x02表示：
[0051] 工作参数：0x03表示：
[0052] 控制参数：Ox 04表示：
[0053] 其它信息：Ox05表示：
[0054] 数据接口在传输层采用TCP传输协议，在网络层采用IP报文协议：
[0055] 运管系统对外提供TCP服务，在指定端口等待客户端的连接。伪卫星作为TCP客 户端，由伪卫星接口模块发送连接请求指令，建立TCP连接进行双向通信。每次通信建立成 功后按照通信协议内容发送身份确认信息。伪卫星设备发现连接中断后，自动重新连接，恢 复通信连接。
[0056] 数据接口模块与运管系统进行信息交互，各类信息以数据包为基本信息单元进行 传输，数据包格式如图6所示，数据包包括以下内容：
[0057] 包头：固定值为0xE25C4876;
[0058] 信源：发送数据包信息的信宿机编号；
[0059] 信宿：接收数据包信息的信宿机编号；
[0060] 发送时刻：数据包信息的发送时刻，为北斗时间；
[0061] 序号信息：序号信息包含信源机编号与信源编号相同；
[0062] 包长度：从信息组数开始到整个数据包尾部的总字节数；
[0063] 信息组成：一类数据内容；
[0064] 信息类别：信息类别的编号；
[0065] 数据长度：对应的后续数据段长度；
[0066] 数据段：具体信息内容；
[0067]包尾：固定值为0x8B8B7474。
[0068] 如图3所示，伪卫星设备的外部接口主要包括：射频信号输出接口（伪卫星将射频 信号发送给试验用户终端）。运管系统参数控制、数据通信接口（运管系统使用网络接口将 参数设置、导航数据、时钟信息参数等信息发送给伪卫星设备）。时钟、频率控制接口（光纤 系统使用时钟接口将时钟、频率信息发送给伪卫星设备）。电源接口（使用标准220V交流 电源，通过电源连接线直接连接到伪卫星设备）。
[0069] 如图4所示，伪卫星设备通过专用光纤通信网络与运管系统连接，分别在运管系 统与各个伪卫星之间采用商用的光纤链路传输数据。各个伪卫星到运管系统链路相互独 立，物理接口为100BASE-RJ45接口。
[0070] 如图5所示，伪卫星设备通过时钟接口模块与数据接口模块与外部系统进行连 接，完成数据及其时钟信号的采集，基带模块与射频模块完成导航信号生成，通过天线将导 航信号发出。以上操作步骤由控制模块组织协调，完成整个设备内部流程控制。
[0071] 如图7所示，所述的基带模块包括Bl频点基带信号生成模块和B3频点基带信号 生成模块，Bl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。
[0072]基带模块的主要功能是接收来自接口模块的数据，按照下行信号协议要求，实现 单颗导航卫星B3/B1频点物理信号仿真功能，每颗卫星信号的时延、功率、载波频率、码速 率可控。具体包括以下功能：
[0073] 1)完成I路扩频码的生成提取；
[0074] 2)完成BPSK的信号调制；
[0075] 3)完成信号的时延、频率和功率控制；
[0076] 4)完成脉冲信号的控制；
[0077] 5)完成频点信号的生成；
[0078] 6)完成信号的数模转换。
[0079] 伪卫星基带模块的设计采用基于并行DSP/FPGA的高速基带数据合成技术和正交 中频技术。每个用户的全部通道以数字形式在高性能软件无线电处理平台上计算并合成， 有效的提高了系统通道间的一致性，消除了卫星间的误差，也消除了内部时间误差，保证了 高精度。该方案与射频合成方案相比增加了软件无线电数字部分的设计难度，使得伪距控 制精度、多普勒变化和幅度等均在数据部分计算，简化了射频设计，避免了由射频时延不一 致产生的通道间误差和卫星间的钟差，且数值计算、钟差可控，有效保证了系统的设计指 标。基带软件要具有同时处理卫星模拟数据的能力，并进行合成后输出到高速DAC，再经过 带限滤波到正交射频调治器输出。输出电平经过衰减控制，达到系统所需的输出范围，利用 数字补偿技术，用基带软件在一定范围内控制信号输出电平，保证系统的功率分辨率优于 系统指标ldB，功率控制精度优于系统指标ldB。
[0080] 数字中频及射频信号的生成：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：
[0081]
【主权项】
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，接口模块的输入端分别与 数据信号及时钟信号相连，接口模块的输出端与控制模块连接，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射频模块连接，射 频模块与天线连接； 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； 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； 基带模块用于在数字域内完成北斗Bl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； 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；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； 天线用于发送导航信号。
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Ipps和IOMHz。
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. 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 基带模块包括Bl频点基带信号生成模块和B3频点基带信号生成模块，Bl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。
5. 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、一个系统运行步骤和一个系统结束步骤： 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； 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； 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； 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。
6.根据权利要求5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：它还包括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。
【专利摘要】本发明公开了一种北斗地基导航网络地面监测站伪卫星及控制方法，用于实现单颗卫星输出信号的物理仿真，包括接口模块、控制模块、基带模块、射频模块和天线，接口模块的输入端分别与数据信号及时钟信号相连，接口模块的输出端与控制模块连接，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射频模块连接，射频模块与天线连接。本发明可模拟北斗系统的伪卫星信号，实现单颗卫星输出信号的物理仿真；伪卫星导航信号伪随机码从还未使用的北斗卫星信号伪码空间中选取，与现有卫星信号非相关；通过网络授时实现高精度的星间链路时间同步。
【IPC分类】G01S19-11
【公开号】CN104765045
【申请号】CN201510204342
【发明人】柏杰, 明元, 赵文多, 徐娜
【申请人】成都振芯科技股份有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月27日