专利名称：基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器的制作方法
技术领域：
本发明属于导航、仿真线路及信号传输技术领域，涉及一种基于全球卫星导航系 统GNSS(GlcAal Navigation Satellite System)各组成卫星的仿真星时状态重构的仿真 广播卫星信号合成器，尤其涉及一种实时重构接收机观测卫星星时并且合成各颗仿真卫星 广播信号的通用仿真卫星广播信号合成器。
背景技术：
卫星导航系统是一种测时定位系统，但是各卫星星时不能直接观测，而是通过观 测卫星广播信号相位，补偿其中各种信号传播效应延时后间接得到。卫星导航系统模拟装 置可以产生各种表征卫星星时的导航卫星信号，用以验证卫星导航系统信号的有效性以及 接收机的性能，其中，星时重构和信号合成单元是卫星导航系统模拟装置的重要组成部分。 因此，星时重构和信号合成方式的优劣，将直接影响到卫星导航系统模拟装置的实际性能。在本发明以前的现有卫星导航信号仿真装置均应用直接数字频率合成技术合成 广播导航信号，其中在仿真信号频率(多普勒频移)和信号传播延迟的处理上，主要有以下 两种方式第一种是延迟后处理方式先按照各卫星广播信号的体制和多普勒频移，利用直 接数字频率合成技术合成各卫星广播的信号，再通过复杂算法，对信号进行延时。这种方式 是现有卫星导航信号仿真器的主流，其特点是控制信号生成较为简便，但是信号逼真度较 低，比如延迟控制精度最高能做到亚纳秒级；载波相位控制精度最高做到延迟控制精度 的十分之一(如英国Spirent)，而部分产品没有控制载波相位，导致合成信号的载扩一致 性不高，很多产品甚至不能保证仿真信号的载扩一致性。此外，由于延迟算法比较复杂，这 些产品的结构庞大，组成复杂，难以集成化。第二种是仿真信号直接合成方式以数学仿真计算得到载波相位和扩频码相位为 控制状态量，控制基于直接数字频率合成技术的载波合成器和扩频码生成器产生具有多普 勒频移、幅度特征和延迟的载波信号和扩频码序列，通过相位键控调制合成仿真卫星信号。 这种方法具有极高的信号合成精度扩频码相位控制精度比第一类方法可提高4 6个数 量级；载波相位控制精度比第一类方法可提高3 5个数量级；载扩一致性比第一类方法 的最高水平提高4个数量级。同时，这种方法可全部采用硬件实现，最终产品结构简单，易 于集成化。但是，随着仿真规模的提升以及单星多频、多路径仿真的需要，如果简单地将每 路多频、多路径信号视为一个仿真通道应用仿真信号直接合成法，会造成硬件资源的浪费， 而且多个信号处理通道间实现高精度一致仿真的控制难度很大。
发明内容
针对上述现有技术中仿真信号频率(多普勒频移)信号传播延迟处理和仿真信号 直接合成技术存在的缺陷，本发明的目的在于，将卫星和接收机观测到该卫星的所有信号 视为一个整体，提供一种单星多频、多路径仿真的，信号合成精度高、硬件资源消耗少，合成器控制难度低、适用于各种卫星导航系统的基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合 成器。为达到本发明上述目的，需要解决如何对单星多频、多路径信号进行合理解耦并 设计相应信号合成单元架构；解决如何在合成单元内集成相应硬件算法，实现高阶时间状 态的预估、控制量计算、残差补偿功能，以降低信号合成器的控制难度；解决如何采用统一 架构设计卫星星时和仿真信号合成器，使其适用于现有和设计部署中的所有卫星导航系统 的多种信号生成，包括美国全球定位系统(GlcAal Positioning System，简称GPS) Ll C/A、 Ll P、L2 CM、L2 CL、L5 I、L5 Q，俄罗斯全球导航卫星系统(Global Navigation Satellites System，简称GLONASS)Ll C/A、L2 C/A，欧洲伽利略全球卫星导航系统(ialileo E5a_I、 E5a-Q、E5b-I、E5b-Q、El-B、El-C，中国北斗一代、北斗2代导航系统等。要解决的具体问题 可细分为A.解决如何在较长的控制周期内(0. Ims Ims)实现对高速合成(100MSPS 250MSPS)每个采样点状态向量的精确控制。B.解决如何对单颗卫星多频、多路径信号进行合理解耦问题。C.解决如何基于二相键控调制(BPSK)和可编程伪随机扩频序列生成器，实现现 有卫星导航系统多种制式信号的生成，包括四相键控调制(QPSK)、二进制偏移载波调制 BOC(x, y)、交替二进制偏移载波调制AltB0C(x，y)信号制式。D.解决如何平衡设计每支路载波生成、扩频序列生成的管线长度，保证每支路信 号的载波、扩频相位一致性。E.解决如何平衡设计各支路，保证单颗卫星各支路信号的一致性。根据上述需要解决的问题，本发明的基本构思是对单星多频、多路径信号解耦设 计如下以空间几何距离传播延迟为主，计算仿真卫星星时状态向量，该向量送至通用的 基于卫星星时重构的仿真卫星广播信号合成器，由其根据自身运行状态和卫星星时状态向 量，修正重构偏差，计算星时重构的闭环控制量。在信号生成方式上单颗卫星所有信号均 是基于相同的卫星星时基产生，在重构经几何距离延迟星时的基础上，修正各信号分量的 其他传播延迟，通过时间相位变换，产生各信号的相位状态量，进而生成三个信号分量—— 载波信号、扩频码序列采样和导航数据位；每一信号支路三个信号分量通过二相键控调制 产生一个支路的仿真信号。各支路信号通过多支路合路为单路信号。根据上述发明构思，本发明所设计的通用的基于卫星星时重构的仿真卫星广播信 号合成器，包括硬件电路和专用支持软件两部分，所述的硬件电路是指能够通过超大规模 现场可编程逻辑器件实现所设计功能的各硬件电路，其特征在于所述的硬件电路由输入 总线接口 1、卫星星时重构控制量计算单元2、四级级联星时状态重构阵列3、信号处理支路 4、信号合路输出接口 5构成；输入总线接口 1接收来自外部超前同步信号(a)、同步信号 (b)、信号处理支路4的输入信号和信息，输出信号到卫星星时重构控制量计算单元2、信号 处理支路4;卫星星时重构控制量计算单元2接收外部超前同步信号(a)、同步信号(b)，输 出信号到四级级联星时状态重构阵列3并接收来自四级级联星时状态重构阵列3的反馈信 号；信号处理支路⑷接收来自输入总线接口 1输出的合成控制参数⑷信号，并输出换页 同步信号(e)到输入总线接口 1，输出数字卫星信号(w)到信号合路输出接5 ；所述的专用 支持软件6是指通过导入卫星星历，计算得到任意时刻卫星的位置、速度、加速度、加加速度，任意位置的大气传播延迟和延迟变化率，最终计算得到通用卫星星时重构和广播卫星 信号合成器硬件的控制参数，并输入到输入总线接口 1的专用软件。本发明进一步提供基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，其特征在 于所述的输入总线接口1由控制参数缓冲的同步控制器和相应控制参数的逻辑电路组 成；外部超前同步信号(a)和同步信号(b)经同步控制器和卫星星时状态向量、信号合成控 制参数、导航数据参数三个逻辑电路，分别输出卫星星时状态向量(c)到卫星星时重构控 制量计算单元2，输出信号合成控制参数和导航数据参数到信号处理支路4。本发明进一步提供基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，其特征在 于所述的卫星星时重构控制量计算单元2包括重构星时状态向量预估器7、星时状态向量 增量计算器8、最优星时重构控制向量计算器9 ；重构状态向量预估器7根据当前星时重构 控制向量(f)，在外部超前同步信号(a)的控制下读取四级级联星时状态重构阵列3的实 时状态向量(g)，输出预估外部同步信号(b)到来时的预估重构星时状态向量(h)；星时状 态向量增量计算器8根据输入总线接口 1所提供的目标星时状态向量(c)和重构星时状态 向量预估器7提供的预估重构星时状态向量(h)，输出计算得到的星时状态向量增量⑴； 最优星时重构控制向量计算器9根据星时状态向量增量计算器8提供的星时状态向量增量 (i)，输出计算的更新星时重构控制向量(j)，反馈到四级级联星时状态重构阵列3。本发明进一步提供基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，其特征在 于所述的信号处理支路4有8 20个，每个信号处理支路均由支路星时修正器10、支路时 间相位变换器组11、载波生成器12、可编程扩频测距码生成器13、导航数据位生成器14、支 路信号调制器15组成；支路星时修正器10在四级级联星时状态重构阵列3所重构卫星星 时(k)的基础上修正每支路信号传播环境时延，输入到支路时间相位变换器组11，分别变 换得到扩频测距码相位(P)和载波相位(q)；扩频测距码相位(P)输入到可编程扩频测距 码生成器13、导航数据位生成器14中，产生指定相位的扩频测距码(r)和导航数据位(u)； 载波相位(q)和输入总线接口 1提供的载波幅值控制量输入到载波生成器12中，产生指定 相位和幅度的数字中频载波(ν)；支路信号调制器15将扩频测距码(r)与导航数据位(U) 模二相加，或者直接使用扩频测距码(r)控制载波符号位，实现支路信号的二相键控调制， 生成单支路数字卫星信号(w)到信号合路输出接口 5。本发明进一步提供基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，其特征在 于四级级联星时状态重构阵列3在外部超前同步信号(a)和同步信号(b)参与下，从卫星 星时重构控制量计算单元2获取卫星星时重构向量，通过各级状态量的累加、截短和级联， 实时重构出连续变化的卫星星时状态向量(k)；四级级联星时状态重构阵列3各级状态量 表示字长各不相同星时状态采用48位量化，星时一阶变化率采用45位量化，星时二阶变 化率采用49位量化，星时三阶变化率采用70位量化；各级之间通过符号位高位补齐和低位 截短级联；这种设计方式合理使用硬件资源，能够保证100纳米内伪距偏差的信号重构精 度。本发明进一步提供通用的基于卫星星时重构的仿真卫星广播信号合成器，其特征 在于所述信号合路输出接口 5由多路复选器组和多路加法器组构成，可以选择通用卫星 星时重构和广播卫星信号合成器中若干支路生成的单支路数字卫星信号(w)，合路成一路 信号U)输出，最多支持不同支路信号的六种组合，输出六路合路信号，实现多种导航信号
6制式和多路径信号的支持，包括GPS Ll频带上载相相互正交的C/A码信号和P码信号(P 码信号功率为C/A码信号功率的一半)、GPS L2频带上的CM信号和CL信号、GPS L5频带 上相位正交的I路信号和Q路信号，Galileo El的B0C(1，1)、E5的AltBOC(15，10)；多路 径信号采用通用的卫星星时重构和广播卫星信号合成器的剩余信号处理支路合成。本发明进一步提供基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，其特征在 于所述支持软件(6)以头文件、库、目标代码(包括动态连接库和目标文件)的形式给出， 支持Windows、Linux、VxWorks等操作系统，可以嵌入到具体的卫星导航系统仿真器软件之 中。所述支持软件(6)的主程序为步骤1 启动软件，进入主流程，由星历导入模块(16)读取星历和初始化参数，完 成星历等仿真初始参数导入程序，；步骤2 软件主流程按照初始化参数，由采样时刻抽取模块(17)进行采样时刻的 抽取，完成仿真时刻生成程序；步骤3 分别由卫星轨道解算模块(18)和导航数据生成模块根据采样时刻 和星历完成卫星轨道参数，对位置、速度、加速度、加加速度进行解算和生成导航数据，完成 卫星导轨解算和导轨数据生成程序；步骤4 再由大气传播延迟解算模块(19)根据解算的卫星位置计算卫星信号的大 气传播延迟，完成大气传播延迟解算程序；由卫星星时和控制量解算模块00)结合卫星轨 道参数解算卫星的星时状态量和信号控制参数，完成卫星星时和控制量解算程序；步骤5 由解算程序生成的卫星的星时状态量和信号控制参数和导航数据一同送 至通用的基于卫星星时重构的仿真卫星广播信号合成器硬件；步骤6 通过判断软件运行状态，不满足软件结束条件则返回主软件流程的入口， 否则进入软件结束流程；步骤7 软件结束阶段，清除软件占用的运算资源，软件退出。本发明基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，同现有技术相比，不 仅提供了一种面向卫星导航系统单颗卫星多路信号实时重构的硬件处理单元和相应的计 算软件支持，而且通过多单元并行集成处理，可以支持现有导航系统多卫星信号环境的实 时重构，包括GPS、GLONASS、feilileo、北斗一号、北斗二代系统的各种卫星。本发明只需输入 目标状态向量，所有闭环重构、残差修正等重构精度的重要保证措施均由通用卫星星时重 构和广播卫星信号合成器硬件运算单元自行完成；每个通用卫星星时重构和广播卫星信号 合成器支路功能可根据用户需求灵活配置为复合频带、复合对象、复合路径或上述功能的 任意组合。同时解决了现有卫星导航信号合成方法在信号合成精度低，单星多频、多对象、 多路径信号重构时硬件重复率高，合成器控制方式复杂这三个方面的不足，设计一种适用 于单星多频、多对象、多路径信号高精度实时重构与合成，易于使用的基于卫星星时重构的 通用仿真卫星广播信号合成器。具有使用简便、重构精度高的特点，能够通过硬件方式进行 大规模集成，实现多种卫星导航系统所属卫星群信号环境的实时重构；支持软件采用通用 库的形式，可在多种开发环境中使用，为提高卫星导航系统仿真器的性能提供了有效支持。
图1 通用的基于卫星星时重构的仿真卫星广播信号合成器结构图
图2 输入总线接口结构3 卫星星时重构控制量计算单元结构4 信号处理支路结构5信号合路输出接口结构6 软件主程序图其中1输入总线接口2卫星星时重构控制量计算单元3四级级联星时状态重构阵列4信号处理支路5信号合路输出接口6通用的基于卫星星时重构的仿真卫星广播信号合成器支持软件7重构星时状态向量预估器8星时状态向量增量计算器9最优星时重构控制向量计算器10支路星时修正器11支路时间相位变换器组12载波生成器13可编程扩频测距码生成器14导航数据位生成器15支路信号调制器16星历导入模块17采样时刻抽取模块18卫星轨道解算模块19大气传播延迟解算模块20卫星星时状态和控制量解算模块21导航数据生成模块(a)超前同步信号(b)同步信号(c)卫星星时状态向量(d)信号合成控制参数(e)导航电文换页同步信号(f)当前星时重构控制向量(g)实时星时状态向量(h)预估重构星时状态向量(i)星时状态向量增量(j)更新星时重构控制向量(k)卫星星时状态向量(ρ)扩频测距码相位
8
(q)载波相位
ω扩频测距码
(U)导航数据位
(ν)数字中频载波
(w)单支路数字卫
L信号
具体实施例方式下面结合附图对本发明具体实施例作进一步的详细说明参见图1 基于卫星星时重构的通用的仿真卫星广播信号合成器，由输入总线接 口 1、卫星星时重构控制量计算单元2、四级级联星时状态重构阵列3、各信号处理支路4、信 号合路输出接口 5，时间相位变化器组5、专用支持软件6构成。其中输入总线接口(1)将 卫星星时状态字按照控制信号的同步周期更新到卫星星时重构控制量计算单元2。卫星星 时重构控制量计算单元2根据卫星星时状态和四级级联星时状态重构阵列3反馈的实时重 构的卫星星时状态，按照所设定执行流程计算出各阶卫星星时状态重构控制字，发送到四 级级联星时状态重构阵列3，实时重构各阶卫星星时状态。参见图2 输入总线接口(1)由控制参数缓冲的同步控制器和相应控制参数的逻 辑电路组成；外部超前同步信号(a)和同步信号(b)经同步控制器和卫星星时状态向量、信 号合成控制参数、导航数据参数三个逻辑电路，分别输出卫星星时状态向量(c)到卫星星 时重构控制量计算单元2，输出信号合成控制参数和导航数据参数到信号处理支路(4)。参见图3 卫星星时重构控制量计算单元2，根据更新的卫星星时状态、实时重构 卫星星时状态，计算各阶卫星星时状态重构控制字，具备重构状态预测、重构误差修正功 能；包括重构星时状态向量预估器7、星时状态向量增量计算器8、最优星时重构控制向量 计算器9 ；重构状态向量预估器7根据当前星时重构控制向量(f)，在外部超前同步信号 (a)的控制下读取四级级联星时状态重构阵列(3)的实时状态向量(g)，输出预估外部同步 信号(b)到来时的预估重构星时状态向量(h)；星时状态向量增量计算器(8)根据输入总 线接口 1所提供的目标星时状态向量(c)和重构星时状态向量预估器7提供的预估重构星 时状态向量(h)，输出计算得到的星时状态向量增量⑴；最优星时重构控制向量计算器9 根据星时状态向量增量计算器8提供的星时状态向量增量(i)，输出计算的更新星时重构 控制向量(j)，反馈到四级级联星时状态重构阵列3。四级级联星时状态重构阵列3所重构 的卫星星时、卫星星时一阶变化率、卫星星时二阶变化率、卫星星时三阶变化率均为连续状 态，能够完全表征观测星时的实际状态；各级星时状态重构器采用非对等设计前级重构 器LSB位权值小于后级重构器LSB位权值，前级重构器用其MSB高位补齐后作为后级重构 器的输入；各级重构器MSB位权值按照设计卫星星时各阶状态的范围选定。参见图4 信号处理支路4由支路星时修正器10、时间相位变化器组11、导航数据 生成器14、测距码生成器13、载波生成器12、支路信号调制器15组成。四级级联星时状态 重构阵列3能够重构卫星星时、星时变化率、星时二阶变化率、星时三阶变化率的连续状态 变化，并且具备重构误差修正功能，四级级联星时状态重构阵列(3)输出的重构卫星星时 (k)以及输入总线接口 1输入的卫星星时修正量一并送至各支路星时修正器10，各支路星 时修正器10修正各支路星时偏差，星时修正根据星时偏差初值和偏差变化实时重构，产生各支路测距码表征星时和载波表征星时，再与输入总线接口 1输入的相位变换控制量一并 送至各时间相位变化器组(11)，产生各支路测距码相位(P)、载波相位(q)；测距码相位(P) 送至导航数据生成器14和测距码生成器13，分别生成各支路导航数据和扩频码；载波相位 (q)送至载波生成器12，每一载波生成器12可输入两路独立的载波相位，并产生两路独立 的数字载波，由每一信号合成支路对的两个独立支路所公用；载波生成器12的两路数字载 波均具备数字幅值控制功能，产生各支路数字载波；测距码生成器13有两个，能够产生任 意初相长序列扩频码，并且设置在独立的信号合成支路对上；其余各测距码生成器均是任 意初相短序列扩频码生成器；支路信号调制器15首先将导航数据用扩频码进行扩频调制， 再与数字载波进行相位调制，产生各支路数字中频信号；导航数据、扩频码和数字载波通过 二相键控调制。参见图5 本发明基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器的信号合成 输出接口 5集成了 12路支路信号分配器，每一支路信号合路器的具体功能可以灵活配置， 即可配置为相互独立的信号合路器以合成仿真卫星的各路广播信号，卫星广播信号状态均 基于卫星钟时状态通过时间相位变化产生；可支持单颗卫星12种独立信号的重构；也可配 置为联合的信号合路器以合成多传播路径条件下所接收的卫星信号，支持单颗卫星单路信 号在12条不同传播路径下观测信号的重构；还可以配置为独立/联合混合重构工作模式； 支路合成器对每一支路产生的两路独立数字信号进行数字合成。参见图6 所述支持软件6通过星历导入模块16导入卫星星历，按照采样时刻抽 取模块(17)抽取的采样时刻，由卫星轨道解算模块18计算得到任意时刻卫星的位置、速 度、加速度、加加速度，由大气传播延迟解算模块19解算任意位置的大气传播延迟和延迟 变化率，最后由卫星星时状态和控制量解算模块20给出通用卫星星时重构和广播卫星信 号合成器硬件的控制参数，并由导航数据生成模块21生成对应的导航数据。本发明可以实施重构的全球定位系统导航卫星包括GPS卫星、GL0NASS卫星、 Galileo卫星、BD2卫星；所支持的卫星导航系统的标准定位服务包括GPS系统、Galileo系 统、GLONAS系统我国自主研发的北斗一代、北斗2代导航系统以及未来可能出现的新型卫 星导航系统；所支持的卫星导航信号包括GPS Ll频段C/A码和P码信号，GPS L2频段CM码、 CL码和P码信号，GPS频段L5I码和Q码信号；GLONASS Ll和L2频段PRN码信号；GaliIeo El频段信号，Galileo E5频段信号以及BD2导航系统卫星信号。应当指出，以上所述具体实施方式
可以使本领域的技术人员更全面的理解本发 明，但是不以任何方式限制本发明。，一切不脱离本发明精神和技术实质的技术方案，其均 应涵盖在本发明专利的保护范围当中。
权利要求
1.基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，具有能够通过超大规模现场 可编程逻辑器件实现所设计功能的硬件电路，其特征在于所述的硬件电路由输入总线接 口(1)、卫星星时重构控制量计算单元O)、四级级联星时状态重构阵列(3)、信号处理支路 G)、信号合路输出接口(5)构成；输入总线接口(1)接收来自外部超前同步信号(a)、同步 信号(b)、信号处理支路的输入及反馈信号，输出信号到卫星星时重构控制量计算单元 O)、信号处理支路；卫星星时重构控制量计算单元( 接收外部超前同步信号(a)、同 步信号(b)，输出信号到四级级联星时状态重构阵列(3)并接收来自四级级联星时状态重 构阵列(3)的反馈信息；信号处理支路(4)接收来自输入总线接口(1)输出的信号合成控 制参数(d)，并输出换页同步信号(e)到输入总线接口(1)，输出数字卫星信号⑷到信号 合路输出接口(5)。
2.根据权利要求1所述的基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，其特征 在于所述的输入总线接口(1)由控制参数缓冲的同步控制器和卫星星时状态向量、信号 合成控制参数、导航数据参数三个逻辑电路组成；外部超前同步信号(a)和同步信号(b)经 同步控制器和卫星星时状态向量、信号合成控制参数、导航数据参数三个逻辑电路，分别输 出卫星星时状态向量(c)到卫星星时重构控制量计算单元O)，输出信号合成控制参数和 导航数据参数到信号处理支路(4)。
3.根据权利要求1所述的基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，其特征 在于所述的卫星星时重构控制量计算单元( 包括重构星时状态向量预估器(7)、星时状 态向量增量计算器(8)、最优星时重构控制向量计算器(9)。
4.根据权利要求3所述的基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，其特征 在于所述的卫星星时重构控制量计算单元O)中的重构状态向量预估器(7)根据当前星 时重构控制向量(f)，在外部超前同步信号(a)的控制下读取四级级联星时状态重构阵列 (3)的实时状态向量(g)，输出预估外部同步信号到来时的预估重构星时状态向量(h)；星 时状态向量增量计算器⑶根据输入总线接口⑴所提供的目标星时状态向量(c)和重构 星时状态向量预估器(7)提供的预估重构星时状态向量(h)，输出计算得到的星时状态向 量增量(i)；最优星时重构控制向量计算器(9)根据星时状态向量增量计算器(8)提供的 星时状态向量增量(i)，输出计算的更新星时重构控制向量(j)，反馈到四级级联星时状态 重构阵列(3)。
5.根据权利要求1所述的基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，其特征 在于所述的信号处理支路(4)有8 20个，每个信号处理支路均由支路星时修正器10)、 支路时间相位变换器组(11)、载波生成器(12)、可编程扩频测距码生成器(13)、导航数据 位生成器(14)、支路信号调制器(1 组成。
6.根据权利要求5所述的基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，其特征 在于所述信号处理支路⑷中的支路星时修正器(10)在四级级联星时状态重构阵列(3) 所重构卫星星时(k)的基础上修正每支路信号传播环境时延，输入到支路时间相位变换器 组(11)，分别变换得到扩频测距码相位(P)和载波相位(q)；扩频测距码相位(P)输入到可 编程扩频测距码生成器(13)、导航数据位生成器(14)中，产生指定相位的扩频测距码(r) 和导航数据位(U)；载波相位(q)和输入总线接口(1)提供的载波幅值控制量输入到载波 生成器(1 中，产生指定相位和幅度的数字中频载波(ν)；支路信号调制器(1 将扩频测距码(r)与导航数据位(u)模二相加，或者直接使用扩频测距码(r)控制载波符号位，实现 支路信号的二相键控调制，生成单支路数字卫星信号(w)到信号合路输出接口(5)。
7.根据权利要求1所述的基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，其特征 在于四级级联星时状态重构阵列(3)在外部超前同步信号(a)和同步信号(b)参与下，从 卫星星时重构控制量计算单元( 获取卫星星时重构向量，通过各级状态量的累加、截短 和级联，实时重构出连续变化的卫星星时状态向量(k)，并反馈实时状态向量(g)至卫星星 时重构控制量计算单元(2)。
8.根据权利要求1所述的基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，其特征 在于所述信号合路输出接口( 由多路复选器组和多路加法器组构成，选择通用卫星星 时重构和广播卫星信号合成器中若干支路生成的单支路数字卫星信号(w)，合路成一路信 号(χ)输出，多路径信号采用通用的卫星星时重构和广播卫星信号合成器的剩余信号处理 支路合成。
9.一种根据权利要求1所述的基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器的 专用支持软件，其特征在于所述的专用支持软件(6)是指通过导入卫星星历，计算得到任 意时刻卫星的位置、速度、加速度、加加速度，任意位置的大气传播延迟和延迟变化率，最终 计算得到通用卫星星时重构和广播卫星信号合成器硬件的控制参数，并生成导航数据，输 入到输入总线接口(1)的专用软件。
10.根据权利要求9所述的基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器的专用 支持软件，其特征在于所述支持软件(6)以头文件、库、目标代码的形式给出，所述的目标 代码包括动态连接库和目标文件，嵌入到具体的卫星导航系统仿真器软件之中；所述支持 软件(6)的主程序为步骤1 启动软件，进入主流程，由星历导入模块(16)读取星历和初始化参数，完成星 历等仿真初始参数导入程序，；步骤2 软件主流程按照初始化参数，由采样时刻抽取模块(17)进行采样时刻的抽取， 完成仿真时刻生成程序；步骤3 分别由卫星轨道解算模块(18)和导航数据生成模块根据采样时刻和星 历完成卫星轨道参数，对位置、速度、加速度、加加速度进行解算和生成导航数据，完成卫星 导轨解算和导轨数据生成程序；步骤4 再由大气传播延迟解算模块(19)根据解算的卫星位置计算卫星信号的大气传 播延迟，完成大气传播延迟解算程序；由卫星星时和控制量解算模块OO)结合卫星轨道参 数解算卫星的星时状态量和信号控制参数，完成卫星星时和控制量解算程序；步骤5 由解算程序生成的卫星的星时状态量和信号控制参数和导航数据一同送至通 用的基于卫星星时重构的仿真卫星广播信号合成器硬件；步骤6 通过判断软件运行状态，不满足软件结束条件则返回主软件流程的入口，否则 进入软件结束流程；步骤7 软件结束阶段，清除软件占用的运算资源，软件退出。
全文摘要
本发明涉及一种基于卫星星时重构的通用仿真卫星广播信号合成器，具有能够通过超大规模现场可编程逻辑器件实现所设计功能的硬件电路和专用支持软件，硬件电路由输入总线接口、卫星星时重构控制量计算单元、四级级联星时状态重构阵列、信号处理支路、信号合路输出接口构成；专用支持软件以头文件、库、目标代码的形式给出，嵌入到具体的卫星导航系统仿真器软件之中；同现有技术相比，不仅提供了单颗卫星多路信号实时重构的硬件处理单元和相应的计算软件支持，而且通过多单元并行集成处理，可以支持现有导航系统多卫星信号环境的实时重构，每个通用卫星星时重构和广播卫星信号合成器支路功能可根据用户需求灵活配置或任意组合。
文档编号H04H40/90GK102122986SQ20101019623
公开日2011年7月13日 申请日期2010年6月9日 优先权日2010年6月9日
发明者何志昆, 余志勇, 刘光斌, 刘冬, 姚志成, 张博, 焦巍, 范志良 申请人:中国人民解放军第二炮兵工程学院