基于gmsk调制的非连续非周期信号的测距系统的制作方法
【专利摘要】基于GMSK调制的非连续非周期信号的测距系统，包括基站发射系统，高精度同步原子钟和接收机终端设备，所述基站发射系统包括多个基站发射设备，基站发射设备在电文的起始标志位和电文信息中间产生固定的M序列，电文信息中将含有M序列起始时刻的时间信息，所构成的完整电文通过GMSK方式来调制载波。在解析出电文起始标志位时利用多个延时模块对M序列产生模块所产生的M序列进行延时，得到多个等间隔延时的序列，分别与剥离载波之后的信号进行相关运算，得到多个相关值。处理器根据相关值恢复出M序列的相关特性曲线，就可以判断出信号的传输延时，进而得到测距值。利用本发明能够基于GMSK调制信号进行测距，为实现GMSK通信系统的定位功能奠定基础。
【专利说明】基于GMSK调制的非连续非周期信号的测距系统
【技术领域】
[0001]本发明属于无线导航领域，涉及陆基定位和无线通信交叉应用学科，具体涉及一种基于高斯滤波最小频移键控调制(GMSK,Gaussian filtered Minimum Shift Keying)的非连续非周期信号的测距系统。
【背景技术】
[0002]GMSK信号具有很好的频谱和功率特性，可以提高系统的频谱利用率和通信质量，因此它广泛用于船舶自动识别系统(AIS, Automatic identification System),全球移动通信(GSM,Global System of Mobile communication)等通信系统。卫星导航系统的脆弱性以及人们对室内、恶劣天气等复杂环境定位的需求，决定了在现有广泛应用的通信系统基础上增加导航定位功能的研究是很有意义的。但是，现有的测距定位系统都是基于连续的周期信号，容易实现测距功能，而AIS、GSM等通信系统采用的是GMSK调试方式，调制后的信号不是单一频率的，而且系统在两次通信之间会有随机的时间间隔，也就是说通信的信号是非连续非周期的。因此，有必要深入研究这种基于GMSK调制的非连续非周期信号的测距技术，从而为实现GMSK通信系统的定位功能奠定基础。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是提供一种基于GMSK调制的非连续非周期信号的测距系统，它利用现有的GMSK通信系统基站的硬件设施，根据基站发射的信号测量接收机到基站的距离，为实现GMSK通信系统的定位功能提供原始的测距值。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
基于GMSK调制的非连续非周期信号的测距系统，包括基站发射系统1，高精度同步原子钟2和接收机终端设备3 ；
所述基站发射系统I包括多个基站发射设备4，所述的多个基站发射设备4位置固定，并且通过高精度同步原子钟2进行时间同步；
所述基站发射设备4由数字中频信号发生器5、DA转换模块6和上变频模块7组成，在发射电文的起始标志位和电文信息中间产生固定的M序列，电文信息中将含有M序列起始时刻的时间信息，所构成的完整电文通过GMSK方式来调制载波；
所述的接收机终端设备3包括下变频模块8、AD转换模块9、和数字中频信号处理器
10 ；
所述的数字中频信号处理器10由载波剥离模块11、M序列产生模块12、延时模块13、运算模块14、解码模块15和处理器模块16组成；接收信号经过下变频模块8和AD转换模块9，变成数字中频信号，在数字中频信号处理器10中，信号经过载波剥离模块11和解码模块15的处理后，就可以恢复原始的电文信息，实现系统正常的通信功能，并在解析出电文起始标志位时实现对输入信号的粗略跟踪；粗略跟踪到输入信号后，利用多个延时模块13对M序列产生模块12所产生的M序列进行延时，得到N个等间隔延时的序列，分别与经过载波剥离模块11之后的信号进行相关运算；处理器根据相关值恢复出M序列的相关特性曲线17，就可以判断出信号的传输延时，从而为实现系统的定位功能提供原始的测距值。
[0005]具体处理步骤如下:
I)在基站发射设备4的数字中频信号发生器5中，生成固定的M序列，添加在发射电文的起始标志位和电文内容之间，并将M序列起始时刻的时间信息添加在电文中，对电文进行编码后采用GMSK方式调制载波。
[0006]2)调制后的信号经过DA转换模块6和上变频模块7，再经过功率放大后通过天线发射出去。
[0007]3)接收机终端设备3将接收的信号经过下变频模块8和AD转换模块9的处理后，接入数字中频信号处理器10。
[0008]4)数字中频信号处理器10中，接收信号首先经过载波剥离模块11进行载波剥离，之后信号经过解码模块15，解析电文。
[0009]5)处理器模块16根据解析出的电文起始标志位，粗略跟踪输入信号，然后控制M序列产生模块12，使其所产生的M序列经过多个延时模块13，得到N个等间隔延时的序列，分别与剥离了载波后的信号进行相关运算，运算结果送给处理器。
[0010]6)处理器模块16根据相关运算的结果，恢复出M序列的相关特性曲线17，并由此可以获得准确的信号传输延时。
[0011]本发明的有益效果是:利用本发明能够基于GMSK调制的非连续非周期信号进行测距，为实现GMSK通信系统的定位功能奠定基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的基于GMSK调制的非连续非周期信号的测距系统的结构框图；
图2是本发明的基站发射设备的结构框图。
[0013]图3是本发明的接收机终端设备的结构框图。
[0014]图4是本发明恢复的M序列相关特性曲线图。
[0015]图中:1、基站发射系统，2、高精度同步原子钟，3、接收机终端设备，4、基站发射设备，5、数字中频信号发生器，6、DA转换模块，7、上变频模块，8、下变频模块，9、AD转换模块，
10、数字中频信号处理器，11、载波剥离模块，12、M序列产生模块，13、延时模块，14、运算模块，15、解码模块，16、处理器模块，17、恢复的M序列相关特性曲线。
【具体实施方式】
[0016]下面，将本发明应用于AIS通信系统，通过实例对本发明做进一步说明。
[0017]实施例一:
(I) AIS基站发射信号
AIS基站发射设备从UTC时间2013年3月20日10:46的时隙起始时刻开始，依次发出24位先验序列(010101010101010101010101)，8位起始标志位(01111110)，15位M序列(111101011001000),电文号(20)，AIS 基站 MMSI (04113125)，讳度(3843.563792)，经度(12125.267379)，高度(0095.3758)。
[0018](2)船舶AIS终端设备接收信号测距首先通过数字中频信号处理器10中的解码模块15，解析出先验序列和起始标志位，实现对输入信号的粗略跟踪，然后产生32个延迟间隔为IOus的M序列与剥离载波后的信号做相关运算，得到32组相关值，处理器16根据这些数值恢复M序列的相关特性曲线，通过最大值的位置得到信号传输延时为46583ns，由此可以测得终端到基站的距离
【权利要求】
1.基于GMSK调制的非连续非周期信号的测距系统，其特征在于包括基站发射系统(O,高精度同步原子钟(2)和接收机终端设备(3)。
2.根据权利要求1所述的基于GMSK调制的非连续非周期信号的测距系统，其特征在于所述基站发射系统(I)包括多个基站发射设备(4)，所述的多个基站发射设备(4)位置固定，并且通过高精度同步原子钟进行时间同步。
3.根据权利要求2所述的基于GMSK调制的非连续非周期信号的测距系统，其特征在于所述基站发射设备由数字中频信号发生器(5)、DA转换模块(6)和上变频模块(7)组成，在发射电文的起始标志位和电文信息中间产生固定的M序列，电文信息中将含有M序列起始时刻的时间信息，所构成的完整电文通过GMSK方式来调制载波。
4.根据权利要求1所述的基于GMSK调制的非连续非周期信号的测距系统，其特征在于所述的接收机终端设备(3)包括下变频模块(8)、AD转换模块(9)、和数字中频信号处理器(10)。
5.根据权利要求4所述的基于GMSK调制的非连续非周期信号的测距系统，其特征在于所述的数字中频信号处理器(10)由载波剥离模块(11)、M序列产生模块(12)、延时模块(13)、运算模块(14)、解码模块(15)和处理器模块(16)组成；接收信号经过下变频模块(8)和AD转换模块(9)，变成数字中频信号，在数字中频信号处理器(10)中，信号经过载波剥离模块(11)和解码模块(15)的处理后，就可以恢复原始的电文信息，实现系统正常的通信功能，并在解析出电文起始标志位时实现对输入信号的粗略跟踪；粗略跟踪到输入信号后，利用多个延时模块(13)对M序列产生模块所产生的M序列进行延时，得到N个等间隔延时的序列，分别与经过载波剥离模块(11)之后的信号进行相关运算；处理器根据相关值恢复出M序列的相关特性曲线(17)，就可以判断出信号的传输延时，从而为实现系统的定位功能提供原始的测距值。
【文档编号】G01S11/08GK103439705SQ201310367950
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】孙晓文, 胡伟, 张淑芳 申请人:大连海事大学, 交通运输部海事局