專利名稱：一種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
“北斗一號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自行研制和建立的ー種區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航定位通信系統(tǒng)，又稱“雙星定位”系統(tǒng)或“北斗一號(hào)”系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用同步軌道衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航定位，具有很強(qiáng)的授時(shí)能量，授時(shí)服務(wù)范圍包括我國(guó)國(guó)土和東南亞地區(qū)，隨著2003年5月25日“北斗一號(hào)”系統(tǒng)的第3顆衛(wèi)星成功發(fā)射升空，“北斗一號(hào)”系統(tǒng)開(kāi)始全面為各種用戶提供穩(wěn)定和可靠的定位、通信和授時(shí)應(yīng)用，下面從以下幾個(gè)方面描述常用的北斗一號(hào)衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)(I)目前，常用的衛(wèi)星位置精確推算方法是根據(jù)衛(wèi)星整分鐘時(shí)刻的位置和衛(wèi)星 的速度來(lái)推算一分鐘之內(nèi)的衛(wèi)星位置坐標(biāo)，這樣預(yù)測(cè)的衛(wèi)星的軌跡是直線，會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，從而較低授時(shí)精度；(2)導(dǎo)航電文是衛(wèi)星信號(hào)中用于PVT運(yùn)算的數(shù)據(jù)，目前，常用的導(dǎo)航電文提取方法是提取整個(gè)導(dǎo)航電文存儲(chǔ)下來(lái)，等待下一分鐘統(tǒng)ー用于授時(shí)計(jì)算，這樣等待時(shí)間較長(zhǎng)，且CPU的空閑時(shí)間就沒(méi)有很好利用起來(lái)，從而使定位和授時(shí)的解算時(shí)間較長(zhǎng)，降低使用性能；(3)目前，常用的授時(shí)系統(tǒng)是采用固定順序選星法，比如在ー個(gè)地區(qū)，A星信號(hào)一直很好，B星較差卻能在信號(hào)能量捕獲到的范圍內(nèi)，但是系統(tǒng)設(shè)置的是B星為授時(shí)首選衛(wèi)星，正常情況下，系統(tǒng)一直使用B星授時(shí)，一旦B星出現(xiàn)故障或者波束出現(xiàn)異常就切換到A星授吋，這樣不但授時(shí)精度有影響且來(lái)回切換會(huì)引起秒脈沖較大的跳動(dòng)，降低了授時(shí)的精度和穩(wěn)定性；(4)授時(shí)需要知道用戶的精確位置才能計(jì)算時(shí)間的修正值，所以用戶必須在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)通過(guò)協(xié)議或者通信控制軟件輸入自己位置，然而如果授時(shí)機(jī)出現(xiàn)故障重新啟動(dòng)后，授時(shí)機(jī)就需要自己先定位才能精確的授時(shí)，如果出現(xiàn)在一分鐘之內(nèi)的星歷是當(dāng)前授時(shí)可用的數(shù)據(jù)也應(yīng)該可以馬上授時(shí)，但是沒(méi)有用戶位置信息就只能等到一分鐘定位后才能啟動(dòng)授吋，且如果重啟后衛(wèi)星收不齊3個(gè)波束時(shí)，就一直不能授時(shí)或授時(shí)錯(cuò)誤，從而大大降低了授時(shí)性能；(5)根據(jù)衛(wèi)星定位的原理我們可以知道，需要至少4顆星才能準(zhǔn)確定位，北斗一號(hào)系統(tǒng)只有3顆衛(wèi)星，所以三星無(wú)源定位的原理就是要實(shí)時(shí)的輸入當(dāng)前用戶的海抜高度才能準(zhǔn)確定位，然而我們?nèi)绻獎(jiǎng)討B(tài)的授時(shí)就必須實(shí)時(shí)的更新我們位置信息，如果采用手動(dòng)輸入的方法，用戶的使用便利性大大降低，且我們難以及時(shí)準(zhǔn)確更新當(dāng)前海抜位置，直接影響到授時(shí)的效果。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的即在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種提高授時(shí)性能和授時(shí)穩(wěn)定性，縮短定位和授時(shí)時(shí)間，提高動(dòng)態(tài)授時(shí)精度，便于用戶操作和使用的北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)。[0009]本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)，它包括授時(shí)天線、射頻單元、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理單元和海抜高度計(jì)，數(shù)字信號(hào)處理單元包括互連的數(shù)字信號(hào)處理前端和數(shù)字信號(hào)處理后端，授時(shí)天線通過(guò)射頻單元、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號(hào)處理前端相連，數(shù)字信號(hào)處理后端的輸入端與海抜高度計(jì)的輸出端相連。它還包括電源管理模塊，電源管理模塊為北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)提供工作電源；所述的授時(shí)天線包括依次連接并集成在一個(gè)基片上的天線貼片、放大器、濾波器、低噪聲放大器；所述的射頻單元包括依次連接的射頻帶通濾波器、射頻低噪聲放大器、高穩(wěn)晶振、自動(dòng)增益控制器。所述的數(shù)字信號(hào)處理前端包括信號(hào)預(yù)處理模塊、捕獲單元模塊、跟蹤単元模塊、數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊、控制単元模塊、時(shí)間標(biāo)志模塊、晶振馴服模塊、IPPS生成模塊、自檢報(bào)警模塊，信號(hào)預(yù)處理模塊通過(guò)捕獲単元模塊與跟蹤單元模塊的輸入端相連，跟蹤單元模塊的輸出端分別與數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊的輸入端、控制單元模塊的輸入端相連，控制單元模塊的輸出端分別與時(shí)間標(biāo)志模塊的輸入端、IPPS生成模塊的輸入端相連，IPPS生成模塊的輸入端還與晶振 馴服模塊的輸出端相連，晶振馴服模塊的輸入端、數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊的輸出端、時(shí)間標(biāo)志模塊的輸出端與數(shù)字信號(hào)處理后端相連；所述的數(shù)字信號(hào)處理后端包括導(dǎo)航電文分段提取模塊、定位解算模塊、FLASH存儲(chǔ)模塊、單星/多星授時(shí)選擇模塊、授時(shí)時(shí)間修正模塊、串ロ I和串ロ 2，導(dǎo)航電文分段提取模塊的輸入端與數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊的輸出端相連，導(dǎo)航電文分段提取模塊的輸出端通過(guò)定位解算模塊、FLASH存儲(chǔ)模塊與授時(shí)時(shí)間修正模塊的輸入端相連，單星/多星授時(shí)選擇模塊的輸入端與時(shí)間標(biāo)志模塊的輸出端相連，單星/多星授時(shí)選擇模塊的輸出端與授時(shí)時(shí)間修正模塊的輸入端相連，授時(shí)時(shí)間修正模塊的輸出端與晶振馴服模塊的輸入端相連，海抜高度計(jì)通過(guò)串ロ 2與定位解算模塊的輸入端相連，定位解算模塊的輸出端與串ロ I相連。本實(shí)用新型的有益效果是(I)本實(shí)用新型提供一種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)，采用最小ニ乘擬合算法，用衛(wèi)星坐標(biāo)表示時(shí)間的函數(shù)，用一分鐘的離散時(shí)刻衛(wèi)星位置建立某段時(shí)間內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)公式，選擇合適的有效樣點(diǎn)數(shù)進(jìn)行擬合運(yùn)算，計(jì)算擬合時(shí)間段內(nèi)任何時(shí)間的衛(wèi)星位置，提高授時(shí)精度；(2)本實(shí)用新型提供一種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)，采用分段提取導(dǎo)航電文，及時(shí)利用接收的數(shù)據(jù)運(yùn)算，具有縮短定位和授時(shí)的解算時(shí)間，提高性能等優(yōu)點(diǎn)；(3)本實(shí)用新型提供一種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)，采用能量和CRC優(yōu)先選星法，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)能量最大和CRC錯(cuò)誤最少衛(wèi)星的ー個(gè)波束，在中國(guó)大陸任何地區(qū)，波束選取后不變，具有避免選擇衛(wèi)星的時(shí)候來(lái)回切換的問(wèn)題，提高授時(shí)精度和穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)；(4)本實(shí)用新型提供一種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)，采用FLASH存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)定位結(jié)果，只要用戶啟動(dòng)靜態(tài)授時(shí)模式時(shí)，系統(tǒng)就把定位統(tǒng)計(jì)好的優(yōu)化后準(zhǔn)確的用戶坐標(biāo)數(shù)據(jù)存入FLASH，等待系統(tǒng)重啟后，可以最快時(shí)間授時(shí)，且也可以在不能及時(shí)收齊星歷定位的情況下，只需要有六個(gè)波束的其中一個(gè)波束正常就可以精確授時(shí)，提高授時(shí)性能；(5)本實(shí)用新型提供一種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)，在接收機(jī)系統(tǒng)上單獨(dú)設(shè)計(jì)ー個(gè)串ロ，接入高度計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)，采用中斷的方式更新用戶當(dāng)前的海抜高度，結(jié)合北斗3顆衛(wèi)星的信息，動(dòng)態(tài)定位用戶位置，然后準(zhǔn)確授時(shí)，具有提高了動(dòng)態(tài)授時(shí)的精度，便于用戶的操作和使用等優(yōu)點(diǎn)。
圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為授時(shí)天線的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為射頻單元的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)ー步的描述，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。如圖I、圖2、圖3所示，一種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)，它包括授時(shí)天線、射頻單元、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理單元和海抜高度計(jì)，數(shù)字信號(hào)處理單元包括互連的數(shù)字信號(hào)處理前端和數(shù)字信號(hào)處理后端，授時(shí)天線通過(guò)射頻單元、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號(hào)處理前端相連，數(shù)字信號(hào)處理后端的輸入端與海抜高度計(jì)的輸出端相連。它還包括電源管理模塊，電源管理模塊為北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)提供工作電源；所述的授時(shí)天線專門用于北斗一號(hào)衛(wèi)星授時(shí)的天線，授時(shí)天線包括依次連接并集成在一個(gè)基片上的天線貼片、放大器、濾波器、低噪聲放大器，采用兩級(jí)放大方式的天線放大器，結(jié)構(gòu)上具有剖面低，體積小、重量輕等特點(diǎn)，性能上具有工作頻帶寬，接收信號(hào)范圍小，接收抗干擾性好，高増益，高靈敏度等特點(diǎn)；所述的射頻單元包括依次連接的射頻帶通濾波器、射頻低噪聲放大器、高穩(wěn)晶振、自動(dòng)增益控制器；所述的數(shù)字信號(hào)處理前端包括信號(hào)預(yù)處理模塊、捕獲單元模塊、跟蹤単元模塊、數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊、控制単元模塊、時(shí)間標(biāo)志模塊、晶振馴服模塊、IPPS生成模塊、自檢報(bào)警模塊，信號(hào)預(yù)處理模塊通過(guò)捕獲単元模塊與跟蹤單元模塊的輸入端相連，跟蹤單元模塊的輸出端分別與數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊的輸入端、控制單元模塊的輸入端相連，控制單元模塊的輸出端分別與時(shí)間標(biāo)志模塊的輸入端、IPPS生成模塊的輸入端相連，IPPS生成模塊的輸入端還與晶振馴服模塊的輸出端相連，晶振馴服模塊的輸入端、數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊的輸出端、時(shí)間標(biāo)志模塊的輸出端與數(shù)字信號(hào)處理后端相連；所述的數(shù)字信號(hào)處理后端包括導(dǎo)航電文分段提取模塊、定位解算模塊、FLASH存儲(chǔ)模塊、單星/多星授時(shí)選擇模塊、授時(shí)時(shí)間修正模塊、串ロ I和串ロ 2，導(dǎo)航電文分段提取模塊的輸入端與數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊的輸出端相連，導(dǎo)航電文分段提取模塊的輸出端通過(guò)定位解算模塊、FLASH存儲(chǔ)模塊與授時(shí)時(shí)間修正模塊的輸入端相連，單星/多星授時(shí)選擇模塊的輸入端與時(shí)間標(biāo)志模塊的輸出端相連，單星/多星授時(shí)選擇模塊的輸出端與授時(shí)時(shí)間修正模塊的輸入端相連，授時(shí)時(shí)間修正模塊的輸出端與晶振馴服模塊的輸入端相連，海抜高度計(jì)通過(guò)串ロ 2與定位解算模塊的輸入端相連，定位解算模塊的輸出端與串ロ I相連。本實(shí)用新型的工作過(guò)程授時(shí)天線實(shí)時(shí)接收來(lái)自北斗一號(hào)衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，對(duì)接收到信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等預(yù)處理；射頻單元接收授時(shí)天線預(yù)處理后的信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行下變頻和信號(hào)增益控制，采用一次下變頻技術(shù)和自動(dòng)增益控制技木，將射頻信號(hào)從2. 4GHz 一次下變頻到12MHz，同時(shí)內(nèi)部高穩(wěn)晶振產(chǎn)生穩(wěn)定的50MHz時(shí)鐘；A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器將射頻單元發(fā)送的12MHz的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、采樣、量化成數(shù)字信號(hào)，并送入數(shù)字信號(hào)處理前端；數(shù)字信號(hào)通過(guò)信號(hào)預(yù)處理模塊進(jìn)行一定的數(shù)字信號(hào)預(yù)處理，預(yù)處理后的信號(hào)通過(guò)捕獲單元模塊、跟蹤単元模塊、數(shù)據(jù)產(chǎn)生単元模塊產(chǎn)生需要數(shù)字信號(hào)處理后端處理的導(dǎo)航 電文數(shù)據(jù)和相關(guān)時(shí)間控制的中斷，數(shù)字信號(hào)處理后端接收到這些信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理后端根據(jù)需要處理數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)來(lái)調(diào)度不同的程序模塊執(zhí)行任務(wù)，首先通過(guò)導(dǎo)航電文分段提取模塊分段提取導(dǎo)航電文，等待不同段的導(dǎo)航電文執(zhí)行不同的任務(wù)計(jì)算，得到首段的導(dǎo)航電文，結(jié)合串ロ 2送入的海抜高度計(jì)采集到的信息在定位解算模塊內(nèi)進(jìn)行定位解算，并將解算結(jié)果存入FLASH存儲(chǔ)模塊，定位解算結(jié)果通過(guò)串ロ I發(fā)出，同時(shí)授時(shí)的任務(wù)也在進(jìn)行，只要已得到授時(shí)所需的用戶位置信息，就可以馬上進(jìn)行單星/多星授時(shí)選擇和授時(shí)時(shí)間修正，并將得到的修正值送入數(shù)字信號(hào)處理前端的晶振馴服模塊和秒脈沖IPPS產(chǎn)生模塊，如果自檢報(bào)警模塊檢測(cè)到天線拔出或者電路短路等情況，自檢報(bào)警模塊自動(dòng)點(diǎn)亮報(bào)警燈和蜂鳴器。
權(quán)利要求1.一種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)，其特征在于它包括授時(shí)天線、射頻單元、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理單元和海抜高度計(jì)，數(shù)字信號(hào)處理單元包括互連的數(shù)字信號(hào)處理前端和數(shù)字信號(hào)處理后端，授時(shí)天線通過(guò)射頻單元、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號(hào)處理前端相連，數(shù)字信號(hào)處理后端的輸入端與海抜高度計(jì)的輸出端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)，其特征在于所述的授時(shí)天線包括依次連接并集成在一個(gè)基片上的天線貼片、放大器、濾波器、低噪聲放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)，其特征在于所述的射頻単元包括依次連接的射頻帶通濾波器、射頻低噪聲放大器、高穩(wěn)晶振、自動(dòng)增益控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)，其特征在于它還包括電源管理模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)，它包括授時(shí)天線、射頻單元、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理單元和海拔高度計(jì)，數(shù)字信號(hào)處理單元包括互連的數(shù)字信號(hào)處理前端和數(shù)字信號(hào)處理后端，授時(shí)天線通過(guò)射頻單元、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號(hào)處理前端相連，數(shù)字信號(hào)處理后端的輸入端與海拔高度計(jì)的輸出端相連。本實(shí)用新型提供一種北斗一號(hào)衛(wèi)星單向授時(shí)系統(tǒng)，采用FLASH存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)定位結(jié)果，在不能及時(shí)收齊星歷定位的情況下，只需六個(gè)波束的其中一個(gè)波束正常就可以精確授時(shí)，采用海拔高度計(jì)，結(jié)合北斗3顆衛(wèi)星的信息，動(dòng)態(tài)定位用戶位置，具有提高授時(shí)性能和授時(shí)穩(wěn)定性，縮短定位和授時(shí)時(shí)間，提高動(dòng)態(tài)授時(shí)精度，便于用戶使用等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G04G7/02GK202394056SQ20112039941
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者劉宇波, 曹海濤, 趙洲 申請(qǐng)人:成都金本華科技有限公司