车载北斗双模卫星通信定位授时系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种车载北斗双模卫星通信定位授时系统及方法,属于北斗卫星导航领域，其中系统包括北斗一代通信子系统、北斗二代定位授时子系统、处理器、显示设备、键盘、存储器和北斗SIM卡。本发明消除了通信上行信号引起的北斗二代定位授时子系统射频前端饱和乃至损坏以及对定位授时功能和性能的负面影响，在保障了PVT解算频度不变的条件下，总是能够为解算模块提供有效的、没有被通信发射信号干扰的观测量。
【专利说明】车载北斗双模卫星通信定位授时系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于北斗卫星导航领域，特别是涉及一种车载北斗双模卫星通信定位授时系统及方法。
【背景技术】
[0002]北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BDS)，是继全球定位系统(GPS)和GL0NASS之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，通信方式有点对点通信方式和一对多的通播通信方式。
[0003]卫星导航系统在设计之初的主要目标是满足开阔天空条件下广域乃至全球范围的定位授时，并没有考虑在复杂电磁环境下工作，因此系统存在着一些弱点，主要包括以下几个方面:
[0004]I)导航卫星使用高稳定的固定频率载波传送数据，因此在信号中心频率附近的其它射频信号能够对其产生干扰。
[0005]2)接收机为了正确的导航定位需要跟踪接收多颗卫星的信号，其天线的方向图呈半球状，在空域对射频干扰的抑制能力较弱。
[0006]3)卫星导航系统下行链路的信号强度很弱，卫星远离地面，导致信号到达地表附近已经非常微弱，用户接收机灵敏度高，较低功率的射频干扰就足以对普通接收机的卫星信号处理产生严重影响。
[0007]美国国防部的有关研究报告指出:“当前，卫星导航接收机处于接收模式时，即使受到距离很远的低功率干扰器的干扰，也是很脆弱的；而受到中距离干扰器的适度干扰时，便会丧失跟踪能力。”。灾害应急指挥通信系统是一个充分利用计算机技术、通信技术和定位授时技术，具有综合、高速信息处理和传输能力，为各级指挥人员提供科学的指挥、决策依据，为有关人员提供详尽的资料，实施快速有效的指挥自动化系统。灾害应急机动通信指挥车和灾害信息采集车配备北斗卫星通信定位授时一体化设备，受车载环境空间限制，电磁兼容问题格外突出:北斗一代通信发射信号频点紧邻北斗二代导航定位用接收信号频点，车载设备发射天线与接收天线的距离仅I到2米，发射信号严重干扰接收部分的工作；车内空间狭小，采用一体化设计在节约设备体积的同时引入发射与接收部分电路板级的射频干扰问题。
【发明内容】
[0008]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种可以同时接收北斗二代导航卫星信号实施无源定位和进行北斗一代报文收发的一体化系统。
[0009]为实现上述目的，本发明提供了一种车载北斗双模卫星通信定位授时系统，包括北斗一代通信子系统、北斗二代定位授时子系统、处理器、显示设备、键盘、存储器和北斗S頂卡；
[0010]所述北斗一代通信子系统和北斗二代定位授时子系统分别通过各自的天线与相应的卫星进行信号传递，所述北斗一代通信子系统的通信发射同步脉冲信号输出端连接所述北斗二代定位授时子系统的同步脉冲信号输入端，所述北斗一代通信子系统和北斗二代定位授时子系统均与所述处理器双向连接；所述处理器的信号输出端连接所述显示设备的信号输入端；所述键盘的输出端连接所述处理器的信号输入端；所述处理器分别与所述存储器和北斗SIM卡连接；
[0011]所述北斗一代通信子系统包括第一射频收发模块、通信信号处理模块和同步脉冲产生电路；所述第一射频收发模块通过射频电缆连接卫星通信天线以进行射频信号收发，所述第一射频收发模块的信号输出端连接所述同步脉冲产生电路的第一信号输入端，所述第一射频收发模块与所述通信信号处理模块双向连接，所述通信信号处理模块的信号输出端连接所述同步脉冲产生电路的第二信号输入端，所述通信信号处理模块与所述处理器双向连接；
[0012]所述北斗二代定位授时子系统包括同步控制模块、第二射频接收模块和导航信号处理模块；所述第二射频接收模块通过射频电缆连接卫星导航天线以进行射频信号接收，所述第二射频接收模块的信号输出端连接所述导航信号处理模块的信号输入端，所述导航信号处理模块分别双向连接所述处理器和同步控制模块，所述同步控制模块的信号输入端连接所述同步脉冲产生电路的信号输出端，所述同步控制模块的信号输出端连接所述第二射频接收模块的控制信号输入端。
[0013]采用以上技术方案，本发明消除了通信上行信号引起的北斗二代定位授时子系统射频前端饱和乃至损坏以及对定位授时功能和性能的负面影响，
[0014]较佳的，所述同步控制模块由第一整形驱动电路和射频开关控制信号产生电路组成；所述同步脉冲产生电路的信号输出端连接所述第一整形驱动电路的信号输入端，所述第一整形驱动电路的第一信号输出端连接所述射频开关控制信号产生电路的第一信号输入端，所述第一整形驱动电路的第二信号输出端连接所述导航信号处理模块以输出整形后的同步脉冲信号给导航信号处理模块，所述导航处理模块还与所述射频开关控制信号产生电路的第二信号输入端连接以输出关断信号使能电平给所述射频开关控制信号产生电路；所述射频开关控制信号产生电路的信号输出端连接所述第二射频接收模块的控制信号输入端。
[0015]较佳的，所述第二射频接收模块由射频开关、滤波放大电路、变频器和A/D转换器组成；所述射频开关通过射频电缆连接射频天线，所述射频开关控制信号产生电路的信号输出端连接所述射频开关的控制信号输入端，所述射频开关的信号输出端连接所述滤波放大电路的信号输入端，所述滤波放大电路的信号输出端连接所述变频器的信号输入端，所述变频器的信号输出端连接所述A/D转换器的信号输入端，所述A/D转换器的信号输出端连接所述导航信号处理模块的信号输入端。
[0016]较佳的，所述导航信号处理模块包括基带信息处理协调控制子模块和基带信号处理子模块；所述基带信号处理子模块的信号输入端连接所述A/D转换器的信号输出端；所述基带信号处理子模块包括信号捕获单元、伪码跟踪单元、载波跟踪单元、状态锁存电文提取单元、观测量生成与输出单元和PVT解算与输出单元；
[0017]所述信号捕获单元的第一输出端连接所述伪码跟踪单元的输入端，所述信号捕获单元的第二输出端连接所述载波跟踪单元的输入端，所述伪码跟踪单元与所述载波跟踪单元双向连接，所述伪码跟踪单元的输出端连接所述状态锁存电文提取单元的第一输入端，所述载波跟踪单元的输出端连接所述状态锁存电文提取单元的第二输入端，所述状态锁存电文提取单元的输出端连接所述观测量生成与输出单元的输入端，所述观测量生成与输出单元的输出端连接所述PVT解算与输出单元的输入端，
[0018]所述基带信息处理协调控制子模块分别输出时钟信号给所述状态锁存电文提取单兀、观测量生成与输出单兀和PVT解算与输出单兀。
[0019]较佳的，所述基带信息处理协调控制子模块由第二整形驱动电路、第一分频器、第二分频器、延时电路和时钟合成电路组成；
[0020]所述第二整形驱动电路与所述处理器连接，所述第一分频器的输入端和第二分频器的输入端均与所述第二整形驱动电路的输出端连接，所述延时电路的输入端和时钟合成电路的第一输入端均与所述第二分频器的输出端连接，所述时钟合成电路的第二输入端连接所述第一整形驱动电路的第二输出端；所述第一分频器输出状态锁存时钟信号给所述状态锁存电文提取单元，所述延时电路输出PVT解算时钟信号给所述PVT解算与输出单元，所述时钟合成电路输出观测量生成时钟信号给所述观测量生成与输出单元。
[0021]本发明要解决的另一技术问题是提供一种实现北斗报文通信与卫星导航无源自主定位组合更加兼容的车载北斗双模卫星通信定位授时方法。
[0022]为了解决上述问题，本发明提供了一种车载北斗双模卫星通信定位授时方法，包括以下步骤:
[0023]步骤一、北斗一代通信子系统的第一射频收发模块获取通信上行信号发射时间信息，生成与通信发射信号同步的脉冲信号；
[0024]步骤二、并发执行北斗二代导航子系统射频电路保护流程和抗干扰PVT解算流程;
[0025]所述射频电路保护流程为:
[0026]通过保护使能电平选通与通信发射信号同步的脉冲信号，控制射频开关的通断；
[0027]射频开关接通期间，射频接收模块对射频信号滤波、变频、A/D转换后，输出数字中频给北斗二代的导航信号处理模块；
[0028]射频开关关断期间，射频接收模块不输出包含有用信号的有效数字中频给北斗二代的导航信号处理模块；
[0029]所述抗干扰PVT解算流程为:
[0030]导航信号处理模块接收同步控制脉冲，并调取导航信号处理模块中状态锁存电文提取单元内的锁存数据；
[0031]状态锁存电文提取单元在状态锁存时钟前沿到达时提取并存储有效跟踪状态供生成北斗导航接收机原始观测量之用；
[0032]将同步控制脉冲前沿到达时状态锁存电文提取单元存储的有效状态结合导航电文生成观测量并发送给PVT解算与输出单元；
[0033]将PVT解算时钟脉冲前沿到达时状态锁存电文提取单元存储的有效状态结合导航电文生成观测量并发送给PVT解算与输出单元；
[0034]将经过延时的PVT解算时钟脉冲前沿到达时PVT解算与输出单元接收到的最新版观测量用于PVT解算，延时的长度大于生成观测量所需时间。
[0035]系统时钟经基带信息处理协调控制子模块的第二整形驱动电路到第一分频器，产生频率较高的状态锁存时钟并将其发送到状态锁存电文提取单元；处理器输出系统时钟经所述第二整形驱动电路到第二分频器，第二分频器输出频率较低的时钟信号，驱动延时电路得到PVT解算时钟并将其发送到PVT解算与输出单元；第二分频器输出的时钟信号与整形后的同步脉冲合成观测量生成时钟并将其发送到观测量生成与输出单元；来自第二分频器的时钟脉冲和整形后同步脉冲的前沿均会触发产生观测量生成时钟脉冲；
[0036]状态锁存电文提取单元根据接收到的状态锁存时钟，读取信号跟踪内部状态并锁存；
[0037]观测量生成与输出单元根据接收到的观测量生成时钟进行观测量生成；
[0038]PVT解算与输出单元根据接收到的PVT解算时钟进行PVT解算。
[0039]较佳的，所述控制射频开关的通断方法是:
[0040]第一步:北斗一代通信子系统的第一射频收发模块发射上行信号时，产生一个与上行信号发射期等宽的同步脉冲并将其发送到北斗二代定位授时子系统；
[0041]第二步:北斗二代定位授时子系统中的同步控制模块对同步脉冲进行整形，整形后的一路输出为所述同步控制脉冲；
[0042]另一路所述同步脉冲调整为负脉冲后，在射频开关控制信号产生电路中经关断信号使能电平选通，得到控制射频开关通断的射频开关控制电平。
[0043]采用以上技术方案，本发明在不升高PVT解算频度的条件下，没有通信发射信号干扰的时候解算所需观测量由第二分频器输出的时钟触发观测量生成与输出子模块产生，存在通信发射信号干扰时，干扰作用前锁存的状态将被用于产生PVT解算所需的观测量。
[0044]本发明的有益效果是:本发明消除了通信上行信号引起的北斗二代定位授时子系统射频前端饱和乃至损坏以及对定位授时功能和性能的负面影响，在保障了 PVT解算频度不变的条件下，总是能够为解算模块提供有效的、没有被北斗一代通信发射信号干扰的观测量。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]图1是本发明一【具体实施方式】的电路原理示意图。
[0046]图2是同步控制模块的电路原理示意图。
[0047]图3是第二射频接收模块的电路原理示意图。
[0048]图4是导航信号处理模块的电路原理示意图。
[0049]图5是基带信息处理协调控制子模块的电路原理示意图。
[0050]图6本发明的运行步骤示意图。
【具体实施方式】
[0051]为了更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图详细描述本发明提供的实施例:
[0052]如图1所示，一种车载北斗双模卫星通信定位授时系统，包括北斗一代通信子系统1、北斗二代定位授时子系统2、处理器3、显示设备4、键盘5、存储器6和北斗SM卡7。
[0053]所述北斗一代通信子系统I和北斗二代定位授时子系统2分别通过各自的天线与相应的卫星进行信号传递，所述北斗一代通信子系统I的通信发射同步脉冲信号输出端连接所述北斗二代定位授时子系统2的同步脉冲信号输入端，所述北斗一代通信子系统I和北斗二代定位授时子系统2均与所述处理器3双向连接；所述处理器3的信号输出端连接所述显示设备4的信号输入端；所述键盘5的输出端连接所述处理器3的信号输入端；所述处理器3分别与所述存储器6和北斗SM卡7连接。
[0054]所述北斗一代通信子系统I包括第一射频收发模块8、通信信号处理模块9和同步脉冲产生电路10 ;所述第一射频收发模块8通过射频电缆连接卫星通信天线以进行射频信号收发，所述第一射频收发模块8的信号输出端连接所述同步脉冲产生电路10的第一信号输入端，所述第一射频收发模块8与所述通信信号处理模块9双向连接，所述通信信号处理模块9的信号输出端连接所述同步脉冲产生电路10的第二信号输入端，所述通信信号处理模块9与所述处理器3双向连接。
[0055]所述北斗二代定位授时子系统2包括同步控制模块11、第二射频接收模块12和导航信号处理模块13 ;所述第二射频接收模块12通过射频电缆连接卫星导航天线以进行射频信号接收，所述第二射频接收模块12的信号输出端连接所述导航信号处理模块13的信号输入端，所述导航信号处理模块13分别双向连接所述处理器3和同步控制模块11，所述同步控制模块11的信号输入端连接所述同步脉冲产生电路10的信号输出端，所述同步控制模块11的信号输出端连接所述第二射频接收模块12的控制信号输入端。
[0056]处理器协调整个终端设备各部分的工作，并且承担导航信号处理模块的PVT解算或者通信信号处理的信源编解码任务。导航信号处理模块内置的基带信号处理子模块用于基带处理的控制、观测量输出和执行简单的最小二乘PVT计算。
[0057]显示设备采用IXD液晶显示器实现，其和键盘一起提供系统的人机操作界面，处理器还设置有RS232接口以提供与车内其它设备和系统的通信接口，北斗SM卡是北斗一代入网卡。
[0058]北斗一代通信子系统的通信信号处理模块完成通信基带信号处理:信道编解码、调制解调、信源编解码。本设计的独特之处在于抗干扰处理。因此，在北斗一代通信子系统中添加了同步脉冲产生电路，其作用是在通信单元的射频模块发射上行信号期间，产生一个与上行信号发射期等宽的脉冲。此同步脉冲是定位授时单元防止射频部分饱乃至烧毁，导航信号处理部分排除干扰对定位授时性能影响的基础。
[0059]如图2所示，所述同步控制模块11由第一整形驱动电路14和射频开关控制信号产生电路15组成；所述同步脉冲产生电路10的信号输出端连接所述第一整形驱动电路14的信号输入端，所述第一整形驱动电路14的第一信号输出端连接所述射频开关控制信号产生电路15的第一信号输入端，所述第一整形驱动电路14的第二信号输出端连接所述导航信号处理模块13以输出整形后的同步脉冲信号给导航信号处理模块13，所述导航处理模块还与所述射频开关控制信号产生电路15的第二信号输入端连接以输出关断信号使能电平给所述射频开关控制信号产生电路15 ;所述射频开关控制信号产生电路15的信号输出端连接所述第二射频接收模块12的控制信号输入端。
[0060]如图3所示，所述第二射频接收模块12由射频开关16、滤波放大电路17、变频器18和A/D转换器19组成；所述射频开关16通过射频电缆连接射频天线，所述射频开关控制信号产生电路15的信号输出端连接所述射频开关16的控制信号输入端，所述射频开关16的信号输出端连接所述滤波放大电路17的信号输入端，所述滤波放大电路17的信号输出端连接所述变频器18的信号输入端，所述变频器18的信号输出端连接所述A/D转换器19的信号输入端，所述A/D转换器19的信号输出端连接所述导航信号处理模块13的信号输入端。
[0061]射频天线将电磁波能量转换成射频信号，经第二射频接收模块完成多级下变频、滤波、放大和功率调整、A/D转换得到数字中频输出至导航信号处理模块。本发明为定位授时单元添加了通信定位同步控制电路，并且对第二射频接收模块和导航信号处理模块加以改造，解决了通信发射信号对定位授时部分的影响。
[0062]同步控制模块首先对北斗一代通信子系统提供的同步脉冲进行整形驱动，整形驱动电路可以是与非门。整形后的同步脉冲信号分为两路，一路直接输出至导航信号处理模块。另一路调整为负脉冲后与关断信号使能电平送入射频开关控制信号产生电路，得到控制射频开关通断的电平信号。本实施例中控制信号产生电路的具体实现为一个或门，则关断信号使能电平为高时，负脉冲被屏蔽，图3所示的射频开关处于常开状态；关断信号使能电平为低时，负脉冲能够在通信信号发射期间关断射频开关，保护射频开关之后的放大和采样电路不至于饱和乃至烧毁。本设计中导航定位单元射频前端模块的独特之处就在于添加了射频开关和相应的通断控制机制。用户可以通过键盘输入命令方式，经应用处理器和导航信号处理模块设置或修改关断信号使能电平。
[0063]如图4所示，所述导航信号处理模块13包括基带信息处理协调控制子模块20和基带信号处理子模块21 ;所述基带信号处理子模块21的信号输入端连接所述A/D转换器19的信号输出端；所述基带信号处理子模块21包括信号捕获单元22、伪码跟踪单元23、载波跟踪单元24、状态锁存电文提取单元25、观测量生成与输出单元26和PVT解算与输出单元2?。
[0064]所述信号捕获单元22的第一输出端连接所述伪码跟踪单元23的输入端，所述信号捕获单元22的第二输出端连接所述载波跟踪单元24的输入端，所述伪码跟踪单元23与所述载波跟踪单元24双向连接，所述伪码跟踪单元23的输出端连接所述状态锁存电文提取单元25的第一输入端，所述载波跟踪单元24的输出端连接所述状态锁存电文提取单元25的第二输入端，所述状态锁存电文提取单元25的输出端连接所述观测量生成与输出单元26的输入端，所述观测量生成与输出单元26的输出端连接所述PVT解算与输出单元27的输入端。
[0065]所述基带信息处理协调控制子模块20分别输出时钟信号给所述状态锁存电文提取单元25、观测量生成与输出单元26和PVT解算与输出单元27。
[0066]基带信号处理子模块完成捕获、伪码跟踪、载波跟踪、状态锁存、电文提取、观测量生成、PVT解算。与常规导航处理方案不同，本发明增加了基带信息处理协调控制子模块。捕获检测信号的存在，对信号伪随机码相位和载波的频率进行粗略同步，是整个信号处理的第一个环节。只有信号捕获成功后，才能转入信号跟踪，即伪码相位和载波相位的精细同步。伪码跟踪和载波跟踪同时进行，既相对独立又互相影响。伪码跟踪的结果直接作用于本地码的生成，决定了本地信号中码的相位。载波跟踪的结果直接作用于本地载波的生成，决定了本地信号中载波的相位。本地信号与输入信号的相关运算结果分别送入伪码跟踪环路与载波跟踪环路，只有当本地信号的伪码相位和载波相位都与输入信号同步，相关结果才不会被淹没在接收机噪声中，两个跟踪环路也才能够锁定信号。因此，任何一个环路的失步或失锁必然会在另一个环路引起连锁反应。
[0067]伪码跟踪和载波跟踪子模块中包括计数器、NCO和累加器，且其状态经锁存器保存和输出。导航电文位同步后，将这些状态提供给状态锁存电文提取单元可以完成导航电文解调和帧同步，生成星历和历书；这些状态配合星历，可以生成伪距和载波相位观测量。PVT解算与输出单元根据有效观测量能够计算出设备或天线的位置、速度和与之关联的精确时间，与本地时钟配合产生秒脉冲(IPPS)输出。位置和速度的输出速率取决于PVT解算的频度，一般不小于1HZ，而授时用的秒脉冲顾名思义每秒输出一次。PVT解算的运算量较大，故大部分导航终端都采用I?5HZ的计算频度。
[0068]PVT解算取决于星历的有效性和观测量的质量。由于一版星历的有效期不少于2小时，而提取完整的星历从理论上讲只需要30秒。因此，北斗一代通信子系统信号的发射不会影响北斗二代定位授时子系统信号接收的星历提取。也即是说，可以利用通信发射的间歇期获取星历。生成观测量的频度不能低于PVT解算的频率，故每一秒都须锁存和提取跟踪环路的内部状态。北斗一代通信子系统发射的频度取决于SIM卡的种类，每一次发射的持续期约几百毫秒。发射期内，由于通信信号功率很强，其副瓣落入北斗二代定位授时子系统导航信号接收通道内，仍足以对导航信号跟踪造成重大影响。跟踪环路可能丢失信号导致无效内部状态，无法生成观测量，无法进行PVT解算；也可能跟踪不稳定、误差太大使得观测量和PVT解算乃至定位授时精度严重下降。
[0069]如图5所示，所述基带信息处理协调控制子模块20由第二整形驱动电路28、第一分频器29、第二分频器30、延时电路31和时钟合成电路32组成；
[0070]所述第二整形驱动电路28与所述处理器3的系统时钟电路连接，所述第一分频器29的输入端和第二分频器30的输入端均与所述第二整形驱动电路28的输出端连接，所述延时电路31的输入端和时钟合成电路32的第一输入端均与所述第二分频器30的输出端连接，所述时钟合成电路32的第二输入端连接所述第一整形驱动电路14的第二输出端；所述第一分频器29输出状态锁存时钟信号给所述状态锁存电文提取单元25，所述延时电路31输出PVT解算时钟信号给所述PVT解算与输出单元27，所述时钟合成电路32输出观测量生成时钟信号给所述观测量生成与输出单元26。
[0071]本实施例中，第一整形驱动电路和第二整形驱动电路均采用与门实现，当然，其还可以采用与非门实现。传统的定位授时设备是在定时器或时钟控制下，每隔一个固定时间间隔(如I秒钟)锁存读取跟踪子模块内部状态，形成观测量，进行PVT解算。因为状态锁存的运算量小于观测量生成，更明显低于PVT解算，所以状态锁存的频度可以高于观测量生成，更高于PVT解算。由于发射持续时间仅几百毫秒，完全可以避开发射时间输出锁存的状态、生成的观测量，供PVT解算之用。本发明特有的基带信息处理协调控制子模块能够协调状态锁存、观测量生成与PVT解算，消除通信发射信号对定位授时的破坏性影响。处理器发出的系统时钟信号经第二整形驱动电路和第一分频器，产生状态锁存时钟，触发状态锁存电文提取单元，决定何时读取信号跟踪环路内部状态并锁存。整形驱动后的系统时钟经第二分频器输出，一路经延时电路得到PVT解算时钟，确定何时进行PVT解算；另一路与整形后同步脉冲合成电路得到观测量生成时钟信号，驱动观测量生成与输出单元。时钟合成电路的作用是:整形后同步脉冲的前沿触发产生观测量生成时钟信号，在同步脉冲持续期间屏蔽来自第二分频器的时钟信号，而在同步脉冲持续期以外让来自第二分频器的时钟信号通过并触发产生观测量生成时钟信号。延时电路的作用是保证观测量生成过程中不会开始PVT解算。也即是说，本设计在不升高PVT解算频度的条件下，没有通信发射信号干扰的时候解算所需观测量由第二分频器输出的时钟触发观测量生成与输出单元产生，存在通信发射信号干扰时，干扰作用前锁存的状态将被用于产生PVT解算所需的观测量。
[0072]如图6所示，本发明还提供了一种车载北斗双模卫星通信定位授时方法，包括以下步骤:
[0073]步骤一、北斗一代通信子系统I的第一射频收发模块获取通信上行信号发射时间信息，生成与通信发射信号同步的脉冲信号；
[0074]步骤二、并发执行北斗二代导航子系统射频电路保护流程和抗干扰PVT解算流程;
[0075]所述射频电路保护流程为:
[0076]通过保护使能电平选通与通信发射信号同步的脉冲信号，控制射频开关的通断；
[0077]射频开关接通期间，射频接收模块对射频信号滤波、变频、A/D转换后，输出数字中频给北斗二代的导航信号处理模块13 ；
[0078]射频开关关断期间，射频接收模块不输出包含有用信号的有效数字中频给北斗二代的导航信号处理模块13 ；
[0079]所述抗干扰PVT解算流程为:
[0080]导航信号处理模块13接收同步控制脉冲，并调取导航信号处理模块13中状态锁存电文提取单元25内的锁存数据；
[0081]状态锁存电文提取单元25在状态锁存时钟前沿到达时提取并存储有效信号跟踪状态供生成北斗导航接收机原始观测量之用；
[0082]将同步控制脉冲前沿到达时状态锁存电文提取单元25存储的有效状态结合导航电文生成观测量并发送给PVT解算与输出单元27 ；
[0083]将PVT解算时钟脉冲前沿到达时状态锁存电文提取单元25存储的有效状态结合导航电文生成观测量并发送给PVT解算与输出单元27 ；
[0084]将经过延时的PVT解算时钟脉冲前沿到达时PVT解算与输出单元27接收到的最新版观测量用于PVT解算，延时的长度大于生成观测量所需时间。
[0085]所述控制射频开关的通断方法是:
[0086]第一步:北斗一代通信子系统I的第一射频收发模块发射上行信号时，产生一个与上行信号发射期等宽的同步脉冲并将其发送到北斗二代定位授时子系统2 ；
[0087]第二步:北斗二代定位授时子系统2中的同步控制模块11对同步脉冲进行整形，整形后的一路输出为所述同步控制脉冲；
[0088]另一路所述同步脉冲调整为负脉冲后，在射频开关控制信号产生电路15中经关断信号使能电平选通，得到控制射频开关16通断的射频开关控制电平。
[0089]具体到本发明北斗一代和二代并行工作时的原理是:
[0090]步骤一、在北斗一代通信子系统I的射频模块发射上行信号时，产生一个与上行信号发射期等宽的同步脉冲并将其发送到北斗二代定位授时子系统2。
[0091]步骤二、对北斗一代通信子系统I提供的同步脉冲进行整形，整形后的同步脉冲一路直接输出至导航信号处理模块13的基带信息处理协调控制子模块20，另一路所述同步脉冲调整为负脉冲后与关断信号使能电平送入射频开关控制信号产生电路15，得到控制射频开关16通断的电平信号。
[0092]处理器3输出系统时钟经基带信息处理协调控制子模块20的第二整形驱动电路28到第一分频器29，第一分频器29产生状态锁存时钟并将其发送到状态锁存电文提取单元25 ;处理器3输出系统时钟经所述第二整形驱动电路28到第二分频器30，第二分频器30输出的时钟信号经延时电路31得到PVT解算时钟并将其发送到PVT解算与输出单元27 ；第二分频器30输出的时钟信号与整形后的同步脉冲合成观测量生成时钟并将其发送到观测量生成与输出单元26，第一分频器生成的状态锁存时钟频率高于第二分频器生成的时钟信号，来自第二分频器的时钟脉冲和整形后同步脉冲的前沿均会触发产生观测量生成时钟脉冲。
[0093]步骤三、所述状态锁存电文提取单元25根据接收到的状态锁存时钟，读取信号跟踪环路内部状态并锁存。
[0094]所述观测量生成与输出单元26根据接收到的观测量生成时钟进行观测量生成。
[0095]所述PVT解算与输出单元27根据接收到的PVT解算时钟进行PVT解算。
[0096]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本【技术领域】中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种车载北斗双模卫星通信定位授时系统，其特征在于:包括北斗一代通信子系统(1)、北斗二代定位授时子系统(2)、处理器(3)、显示设备(4)、键盘(5)、存储器(6)和北斗S頂卡(7)； 所述北斗一代通信子系统(1)和北斗二代定位授时子系统(2)分别通过各自的天线与相应的卫星进行信号传递，所述北斗一代通信子系统(1)的通信发射同步脉冲信号输出端连接所述北斗二代定位授时子系统(2)的同步脉冲信号输入端，所述北斗一代通信子系统(1)和北斗二代定位授时子系统(2)均与所述处理器(3)双向连接；所述处理器(3)的信号输出端连接所述显示设备(4)的信号输入端；所述键盘(5)的输出端连接所述处理器(3)的信号输入端；所述处理器⑶分别与所述存储器(6)和北斗SIM卡(7)连接； 所述北斗一代通信子系统(1)包括第一射频收发模块(8)、通信信号处理模块(9)和同步脉冲产生电路(10);所述第一射频收发模块(8)通过射频电缆连接卫星通信天线以进行射频信号收发，所述第一射频收发模块(8)的信号输出端连接所述同步脉冲产生电路(10)的第一信号输入端，所述第一射频收发模块(8)与所述通信信号处理模块(9)双向连接，所述通信信号处理模块(9)的信号输出端连接所述同步脉冲产生电路(10)的第二信号输入端，所述通信信号处理模块(9)与所述处理器(3)双向连接； 所述北斗二代定位授时子系统(2)包括同步控制模块(11)、第二射频接收模块(12)和导航信号处理模块(13);所述第二射频接收模块(12)通过射频电缆连接卫星导航天线以进行射频信号接收，所述第二射频接收模块(12)的信号输出端连接所述导航信号处理模块(13)的信号输入端，所述导航信号处理模块(13)分别双向连接所述处理器(3)和同步控制模块(11)，所述同步控制模块(11)的信号输入端连接所述同步脉冲产生电路(10)的信号输出端，所述同步控制模块(11)的信号输出端连接所述第二射频接收模块(12)的控制信号输入端。
2.如权利要求1所述的车载北斗双模卫星通信定位授时系统，其特征是:所述同步控制模块(11)由第一整形驱动电路(14)和射频开关控制信号产生电路(15)组成；所述同步脉冲产生电路(10)的信号输出端连接所述第一整形驱动电路(14)的信号输入端，所述第一整形驱动电路(14)的第一信号输出端连接所述射频开关控制信号产生电路(15)的第一信号输入端，所述第一整形驱动电路(14)的第二信号输出端连接所述导航信号处理模块(13)以输出整形后的同步脉冲信号给导航信号处理模块(13)，所述导航处理模块(13)还与所述射频开关控制信号产生电路(15)的第二信号输入端连接以输出关断信号使能电平给所述射频开关控制信号产生电路(15);所述射频开关控制信号产生电路(15)的信号输出端连接所述第二射频接收模块(12)的控制信号输入端。
3.如权利要求2所述的车载北斗双模卫星通信定位授时系统，其特征是:所述第二射频接收模块(12)由射频开关(16)、滤波放大电路(17)、变频器(18)和A/D转换器(19)组成；所述射频开关(16)通过射频电缆连接北斗导航信号接收天线，所述射频开关控制信号产生电路(15)的信号输出端连接所述射频开关(16)的控制信号输入端，所述射频开关(16)的信号输出端连接所述滤波放大电路(17)的信号输入端，所述滤波放大电路(17)的信号输出端连接所述变频器(18)的信号输入端，所述变频器(18)的信号输出端连接所述A/D转换器(19)的信号输入端，所述A/D转换器(19)的信号输出端连接所述导航信号处理模块(13)的信号输入端。
4.如权利要求3所述的车载北斗双模卫星通信定位授时系统，其特征是:所述导航信号处理模块(13)包括基带信息处理协调控制子模块(20)和基带信号处理子模块(21);所述基带信号处理子模块(21)的信号输入端连接所述A/D转换器(19)的信号输出端；所述基带信号处理子模块(21)包括信号捕获(22)、伪码跟踪(23)、载波跟踪(24)、状态锁存电文提取单元(25)、观测量生成与输出单元(26)和PVT解算与输出单元(27)； 所述信号捕获单元(22)的第一输出端连接所述伪码跟踪单元(23)的输入端，所述信号捕获单元(22)的第二输出端连接所述载波跟踪单元(24)的输入端，所述伪码跟踪单元(23)与所述载波跟踪单元(24)双向连接，所述伪码跟踪单元(23)的输出端连接所述状态锁存电文提取单元(25)的第一输入端，所述载波跟踪单元(24)的输出端连接所述状态锁存电文提取单元(25)的第二输入端，所述状态锁存电文提取单元(25)的输出端连接所述观测量生成与输出单元(26)的输入端，所述观测量生成与输出单元(26)的输出端连接所述PVT解算与输出单元(27)的输入端，所述基带信息处理协调控制子模块(20)分别输出时钟信号给所述状态锁存电文提取单元(25)、观测量生成与输出单元(26)和PVT解算与输出单元(27)。
5.如权利要求4所述的车载北斗双模卫星通信定位授时系统，其特征是:所述基带信息处理协调控制子模块(20)由第二整形驱动电路(28)、第一分频器(29)、第二分频器(30)、延时电路(31)和时钟合成电路(32)组成； 所述第二整形驱动电路(28)与所述处理器(3)连接，所述第一分频器(29)的输入端和第二分频器(30)的输入端均与所述第二整形驱动电路(28)的输出端连接，所述延时电路(31)的输入端和时钟合成电路(32)的第一输入端均与所述第二分频器(30)的输出端连接，所述时钟合成电路(32)的第二输入端连接所述第一整形驱动电路(14)的第二输出端；所述第一分频器(29)输出状态锁存时钟信号给所述状态锁存电文提取单元(25)，所述延时电路(31)输出PVT解算时钟信号给所述PVT解算与输出单元(27)，所述时钟合成电路(32)输出观测量生成时钟信号给所述观测量生成与输出单元(26)。
6.一种车载北斗双模卫星通信定位授时方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一、北斗一代通信子系统(1)的第一射频收发模块获取通信上行信号发射时间信息，生成与通信发射信号同步的脉冲信号； 步骤二、并发执行北斗二代导航子系统射频电路保护流程和抗干扰PVT解算流程； 所述射频电路保护流程为: 通过保护使能电平选通与通信发射信号同步的脉冲信号，控制射频开关的通断； 射频开关接通期间，射频接收模块对射频信号滤波、变频、A/D转换后，输出数字中频给北斗二代的导航信号处理模块(13)； 射频开关关断期间，射频接收模块不输出包含有用信号的有效数字中频给北斗二代的导航信号处理模块(13)； 所述抗干扰PVT解算流程为: 导航信号处理模块(13)接收同步控制脉冲，并调取导航信号处理模块(13)中状态锁存电文提取单元(25)内的锁存数据； 状态锁存电文提取单元(25)在状态锁存时钟前沿到达时提取并存储有效信号跟踪状态供生成北斗导航接收机原始观测量之用； 将同步控制脉冲前沿到达时状态锁存电文提取单元(25)存储的有效状态结合导航电文生成观测量并发送给PVT解算与输出单元(27)； 将PVT解算时钟脉冲前沿到达时状态锁存电文提取单元(25)存储的有效状态结合导航电文生成观测量并发送给PVT解算与输出单元(27)； 将经过延时的PVT解算时钟脉冲前沿到达时PVT解算与输出单元(27)接收到的最新版观测量用于PVT解算，延时的长度大于生成观测量所需时间。
7.根据权利要求6所述的车载北斗双模卫星通信定位授时方法，其特征在于: 所述控制射频开关的通断方法是: 第一步:北斗一代通信子系统(1)的第一射频收发模块发射上行信号时，产生一个与上行信号发射期等宽的同步脉冲并将其发送到北斗二代定位授时子系统(2); 第二步:北斗二代定位授时子系统(2)中的同步控制模块(11)对同步脉冲进行整形，整形后的一路输出为所述同步控制脉冲； 另一路所述同步脉冲调整为负脉冲后，在射频开关控制信号产生电路(15)中经关断信号使能电平选通，得到控制射频开关(16)通断的射频开关控制电平。
【文档编号】G04R20/02GK104281048SQ201410423179
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】邱剑宁, 张继宏 申请人:重庆九洲星熠导航设备有限公司