[发明专利]一种北斗卫星信号模拟器及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及北斗卫星导航及测试领域，具体涉及一种北斗卫星信号模拟器及其实现方法。

背景技术

北斗卫星导航系统（Compass）是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（GNSS），是继美国的全球定位系统（GPS）和俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务，并兼具短报文通信能力。截止2012年5月在轨卫星12颗，已经初步具备区域导航、定位和授时能力。北斗卫星导航系统将在2020年形成全球覆盖能力。由于北斗卫星尚在建设中，因此若要对北斗接收机进行生产、测试和技术研究，测定接收机对卫星信号接收及定位性能，或者北斗接收机在弹载等复杂环境下的定位可用性等应用场合，则需要首先研制出北斗模拟器来模拟产生北斗系统的所有卫星导航信号，为北斗接收机的研制开发、测试提供仿真环境。然而，鉴于北斗卫星导航系统刚开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务，北斗卫星导航信号模拟器研究领域国外公开发表的技术文献很少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种北斗卫星信号模拟器及其实现方法，其能够对北斗卫星信号进行模拟，且具有携带方便和操作简单的特点。

为解决上述问题，本发明是通过以下方案实现的：

本发明一种北斗卫星信号模拟器，包括模拟器，所述模拟器主要由电源模块、时钟模块、液晶显示模块、单片机、FPGA处理模块、数模转换模块、上变频模块和信号衰减模块组成；其中，

电源模块：根据模拟器的输出功率和模拟器内部各模块对电源的要求完成电源电压转换，为模拟器内部各模块提供线性稳压电源；

时钟模块：提供稳定的时钟给单片机，实现对整个模拟器的控制；同时给FPGA处理模块提供工作参考时钟并通过锁相环得到相应稳定的系统中断信号和通道同步脉冲，驱动FPGA处理模块内的基带板的工作；同时实现对模数转换模块的工作配置；同时给上变频模块提供所需标准的本振时钟；

单片机：首先通过串口与外部PC机相连，接收串口发来的卫星号设置和功率设置命令，进而控制FPGA处理模块产生相应卫星的C/A码和导航电文以及控制信号衰减模块；然后将接收到的卫星号发送到FPGA处理模块，实现单片机对FPGA处理模块的控制；同时控制模拟器的工作参数在液晶显示模块上进行显示；

FPGA处理模块：首先根据单片机发来的卫星号，通过查表的方法生成相应卫星号的导航电文；然后在码元相位和码频率字的控制下，产生相应码相位及码速率的扩频码，即生成相应的北斗卫星信号的C/A码，对所产生的导航电文数据码进行直接序列扩频；最后根据所设置的中频载波，在载波相位和载波频率寄存器的控制下，产生出所需频率及相位的数字正弦幅度值，与扩频调制码相乘，完成对载波的BPSK（二相相移键控）调制，将调制的数据流信号经过成型滤波器，然后将各通道数字中频北斗信号叠加后输出，送入到数模转换模块；

数模转换模块：把来自FPGA处理模块的已调制的数字中频北斗卫星信号转换为模拟北斗卫星信号，在通过模拟带通滤波器后输出给上变频模块；

上变频模块：接收数模转换模块转换后的模拟北斗卫星信号，将低中频的模拟北斗卫星信号经过上变频，变频到和室外北斗卫星信号一致的标称射频信号，送入信号衰减模块；

信号衰减模块；该信号衰减模块串接在上变频模块和北斗卫星信号输出口之间；信号衰减模块将上变频模块输出的射频信号的功率大小反馈至单片机，单片机根据设定的信号输出功率大小，控制信号衰减模块对上变频模块输出的射频信号进行衰减，以调整北斗卫星信号输出口输出的射频信号发射的功率大小；最后通过北斗卫星信号输出口输出给用户用于北斗卫星接收机的测试。

本发明一种北斗卫星信号模拟实现方法，包括如下步骤：

①单片机首先通过串口与外部PC机相连，接收串口发来的卫星号设置和功率设置命令，进而控制FPGA处理模块产生相应卫星的C/A码和导航电文以及控制信号衰减模块；然后将接收到的卫星号发送到FPGA处理模块，实现单片机对FPGA处理模块的控制；同时控制模拟器的工作参数在液晶显示模块上进行显示；