[发明专利]应用于隧道内导航仿真系统的本地时钟频率偏差修正方法

说明书

本发明涉及一种应用于隧道内导航仿真系统的本地时钟频率偏差修正方法，利用1PPS同步信号，测出各台卫星信号模拟器本地10MHz时钟信号的频率偏差，然后在信号仿真生成时通过额外加入多普勒频偏的方法来补偿本地时钟频率偏差，确保生成的导航信号频率没有偏移。测量值count经过计算可以得到本地10MHz时钟信号的频率偏移值Δf：Δf=(count‑10^{^8})/10（Hz）。卫星信号模拟器在导航信号动态参数时，额外加入固定的多普勒频偏Δf₁：Δf₁=‑f₁/f₀×Δf（Hz）卫星信号模拟器在生成导航码钟信号时，额外加入固定的频偏Δf₂：Δf₂=‑f₂/f₀×Δf（Hz）其中，f₁为卫星信号载波频率，f₂为卫星信号码速率，f₀是本地时钟信号。这样就可以不需要成本高昂的10MHz光纤传输设备，节省了系统成本。

技术领域

本发明属于隧道内外火车导航连续定位领域，尤其涉及一种应用于隧道内导航仿真系统的本地时钟频率偏差修正方法。

背景技术

目前铁路沿线的隧道很多，大部分长度还很长，在隧道内部导航卫星信号不可见，火车进入隧道后就会接收不到导航卫星信号，接收机会失锁，无定位结果和时间信息输出。现有技术中，对于室内定位有很多方法，WIFI定位，伪卫星定位等等，但是都不适合隧道这种窄长通道的场景，WIFI定位不能帮助导航接收机定位，伪卫星需要密集布设多个，而且远近效应、多径效应的影响严重。火车隧道内一般都布设有通信漏缆，可以均匀地沿着隧道辐射信号，减小远近效应的影响，因此如果能利用现有漏缆，在隧道内仿真与隧道外真实卫星信号相同时间、星历，轨迹位置与隧道内位置相同的信号，则接收机在隧道内就可以定位，而且通过隧道内外时，接收机也不会失锁。

申请人提出了一种隧道内外导航定位连续仿真系统，该系统是基于卫星信号模拟器的隧道内导航定位仿真系统，由安置在隧道外的一台导航接收机及其天线、综合控制系统、隧道内的N台卫星信号模拟器、发送星历和时间信息的光缆及光电转换器、传输1PPS和10MHz的2N根光纤及光电转换器、辐射信号的N根漏缆等组成。但是此系统如果要达到定位精度优于10米，需要每隔20米布设一台卫星信号模拟器，漏缆的距离很短，带来施工难度加大，成本上升。

在上述系统的基础上，在隧道外增加雷达测速测距仪，通过测量火车速度和距离，拟合出各台卫星信号模拟器需要仿真的火车轨迹，来确保火车经过各台模拟器漏缆辐射端口时，仿真的火车位置和速度与真实值一致，这种方法可以在减少卫星信号模拟器数量的前提下提高定位精度，节省了成本。

但是上述两个系统提到的方法都需要各台卫星信号模拟器与授时接收机进行10MHz信号同步，10MHz信号通过光纤低失真传输是个技术难题，要求相位噪声和频率稳定度不能恶化，因为这会影响卫星信号模拟器仿真的导航信号性能，甚至会导致火车在隧道内不能定位。目前市面上10MHz光纤传输方案是机箱式产品，价格上万一台，一台卫星信号模拟器需要一台，造成的成本很高。

发明内容

本发明旨在提供一种成本低的应用于隧道内导航仿真系统的本地时钟频率偏差修正方法，其技术方案如下：

应用于隧道内导航仿真系统的本地时钟频率偏差修正方法，包括如下步骤：

S1，卫星信号模拟器利用授时接收机输出的1PPS和实际测得的1PPS传输时延值，修正得到与授时接收机输出1PPS上升沿对齐的本地1PPS信号；

S2，利用本地10MHz产生100MHz信号，并对1PPS周期进行计数测量，测量值count经过计算可以得到本地10MHz时钟信号的频率偏移值Δf：

Δf= (count-10^{^8})/10（Hz）；