[发明专利]基于实时卫星信号模拟器同步增减可见卫星装置及构建法

摘要

一种基于实时卫星信号模拟器同步增减可见卫星装置及构建法，它包括上位机通信模块、信息处理模块、信号处理模块和总线信息交互模块；其构建法：一、系统注入初始模拟信息；二、判断卫星是否可见，建立可见卫星列表；三、发送通道状态信息，完成各模拟通道的初始化；四、实时进行可见星判断；五、计算可见卫星数据信息；六、将步骤四、五中计算的信息发送至信号处理模块；七、模拟通道进行复位和读数锁存；八、实时读取通道状态信息，同步更新各通道的状态并置入初始模拟信息；九、将通道实时模拟数据进行锁存并回传至信息处理模块；十、利用通道开关控制状态机实现通道状态同步改变，在每个同步脉冲来临时重复执行步骤五至十，实现模拟器实时工作。

主权项

一种基于实时卫星信号模拟器同步增减可见卫星装置，其特征在于：它包括上位机通信模块、信息处理模块、信号处理模块和总线信息交互模块；上位机通信模块通过RS232串行接口与信息处理模块连接，信息处理模块通过数字信号处理器即DSP和现场可编程门阵列即FPGA芯片之间的总线接口逻辑与总线信息交互模块连接，信号处理模块通过DSP和FPGA芯片之间的总线接口逻辑与总线信息交互模块连接；所述上位机通信模块是在PC机上构建的系统显控界面软件，它的功能是进行模拟器系统初始化操作，设置模拟初始参数和控制信息，包括模拟用户轨迹设定、星历文件选取、初始用户位置和时刻设置，并通过串口逻辑将上述信息下发到信息处理模块，同时在工作过程中从信息处理模块中接收模拟信息，包括可见卫星信息，各通道模拟状态信息，在显控界面中进行显示；所述信息处理模块在DSP芯片中实现，它的功能是接收上位机通信模块发送的参数和指令进行系统初始化和数据信息处理；信息处理模块由卫星位置与载体接收机位置实时计算子模块、同步增减可见卫星实时判断子模块和通道模拟信息计算子模块构成；所述卫星位置与载体接收机位置实时计算子模块，其功能是根据卫星星历参数和载体运动轨迹参数实时计算所模拟卫星的位置和载体接收机的位置；该子模块的结构由星历解析结构体、卫星位置计算函数和接收机轨迹计算函数构成，其算法原理采用现有技术实现；所述同步增减可见卫星实时判断子模块的结构由卫星仰角计算函数、可见卫星列表更新函数和通道状态设置函数构成；卫星仰角计算函数根据卫星位置与载体接收机位置实时计算子模块输出的卫星位置和接收机位置数据计算每颗卫星相对于载体接收机的仰角信息，实时进行可见星座判断，将判决结果传递至可见星列表更新函数；可见星列表更新函数读取此卫 星在该计算周期和上一计算周期内的可见性判决结果后可得到该颗卫星属于何种状态，以此状态更新可见卫星列表，并将此状态传递至通道状态设置函数；通道状态设置函数根据卫星状态进行模拟通道的状态设置，该模拟通道状态包括开启、持续模拟、关闭和持续关闭；所述通道模拟信息计算子模块的功能是根据同步增减可见卫星实时判断子模块建立的卫星列表信息，计算所有可见卫星的伪码/载波控制字信息、传输延迟、多普勒频移及导航电文信息，将上述模拟信息通过总线信息交互模块传输到信号处理模块，同时将部分模拟信息回传上位机通信模块进行显示；该子模块的结构由伪距计算函数、电离层/对流层延迟计算函数、伪码/载波频率字计算函数和导航电文组帧函数构成，起算法原理采用现有技术实现；所述信号处理模块在FPGA芯片中实现，它的功能是实现各模拟通道的状态控制和信号处理，完成多通道卫星信号调制；该信号处理模块由通道状态同步控制子模块和信号调制子模块构成；所述通道状态同步控制子模块的结构由通道开关控制状态机构成，其状态转移逻辑为：停止状态：通道保持关闭，相关数据寄存器复位，保持该状态；运行状态：通道持续运行，相关数据寄存器实时更新，保持该状态；启动状态：有新的可见卫星出现，该通道即将模拟该颗卫星信号，转移至运行状态；关闭状态：该通道目前模拟的卫星即将消失，通道即将关闭，转移至停止状态；该通道状态同步控制子模块的功能是响应信息处理模块发送的通道控制信息进行模拟通道同步开关控制逻辑，实现可见卫星情况改变时模拟通道的准确变化，同时通过总线信息交互模块对通道模拟信息进行提取和缓存，完成于信息处理模块之间的数据交互；所述信号调制通道的功能是通过码NCO和载波NCO设计实现动态伪码和载波的生成，完成导航电文数据的扩频调制，生成模拟器发射信号；该子模块的结构由伪码发生器模块、 码NCO模块、载波NCO模块和调制模块构成，其算法原理采用现有技术实现；所述总线信息交互模块由总线信息交互模块由DSP读数逻辑、DSP写数逻辑和中断函数构成；通过DSP读数逻辑实现数据信息由信号处理模块到信息处理模块的传递和缓存，通过DSP写数逻辑实现数据信息由信息处理模块到信号处理模块的传递和缓存，通过中断函数产生系统中断信号和同步脉冲，确保可见卫星情况和模拟信息的实时更新。