一種單載體多天線掩星信號生成系統的制作方法
【專利摘要】一種單載體多天線掩星信號生成系統，包括直達星-掩星數據實時生成單元和直達星-掩星信號實時生成單元；其中，直達星-掩星數據實時生成單元用于生成對應于直達星和掩星觀測數據的累加參數和功率控制碼；直達星-掩星信號實時生成單元利用輸入的累加參數、功率控制碼生成直達星通道、前向中性大氣通道、前向電離層通道、后向中性大氣通道、后向電離層通道的五路射頻信號輸出。本發明能夠仿真出導航定位信號、電離層掩星信號和中性大氣掩星信號，實現了對單載體多天線掩星信號的真實生成，并可以組成掩星信號源并行仿真網絡進行多顆星掩星信號仿真模擬。
【專利說明】一種單載體多天線掩星信號生成系統【技術領域】
[0001]本發明涉及一種單載體多天線掩星信號生成系統，屬于衛星導航【技術領域】。
【背景技術】
[0002]掩星探測技術是GNSS (Global Navigation Satellite System)在大氣觀測領域的擴展應用，它利用GNSS信號在傳播媒介(電離層和中性大氣)傳播時發生的折射率變化進而產生的相位延遲和幅度信息，反演出電離層電子密度隨時間、季節、地理位置、太陽活動水平(空間環境)變化以及中性大氣逆溫層、大氣重力波、鋒面的變化，目前，掩星探測技術已發展成為氣象學研究的有力手段。
[0003]目前國內外對掩星探測技術的研究主要體現在掩星接收機研究和掩星接收數據反演算法研究上，這兩方面的研究都需要大量的外場試驗，對試驗地點(主要是高度)、試驗條件都有嚴格的限制，因易受到干擾，試驗的可控性、可重復性都很差，在這種背景下誕生的掩星信號仿真生成技術研究，可以分為兩種:純軟件仿真生成和射頻信號仿真生成。目前國內外的研究主要集中在純軟件仿真生成階段，主要通過3D射線追蹤前向模擬技術來實現對相位延遲、幅度變換的模擬，用于對掩星接收數據反演算法的研究，但是這種方式無法滿足掩星接收機、掩星天線等設備試驗、測試需求，因此發展掩星信號的射頻仿真技術成為必然的選擇。掩星信號的射頻仿真生成不僅仿真生成掩星信號，還包括對直達星信號的仿真生成，模擬了掩星事件從出現到消失的全過程，可實現對掩星接收機的掩星預報、高速采集、開環跟蹤以及接收數據的事后反演功能進行全閉環測試。目前真正能夠將掩星前向模擬技術應用于物理射頻仿真生成的，國內航天恒星科技有限公司有相關的研究工作，申請過題為《一種衛星導航掩星信號生成系統(申請號:201110120273.6?)的專利。

【發明內容】

[0004]本發明的技術解 決問題的目的在于:克服現有技術的不足，提出了一種單載體多天線掩星信號生成系統，本系統可以仿真出直達星通道、前向中性大氣通道、前向電離層通道、后向中性大氣通道、后向電離層通道這五路射頻信號，實現了對單載體多天線掩星信號的生成。
[0005]本發明的技術解決方案是:
[0006]一種單載體多天線掩星信號生成系統，可同時仿真出直達星通道、前向中性大氣通道、前向電離層通道、后向中性大氣通道和后向電離層通道這五路射頻信號；本系統包括:直達星-掩星數據實時生成單元、直達星-掩星信號實時生成單元、控制計算機和掩星星座仿真單元；
[0007]所述的掩星星座仿真單元將生成的直達星、掩星的觀測數據通過反射內存網卡傳輸給直達星-掩星數據實時生產單元進行數據處理；
[0008]所述直達星-掩星數據實時生成單元根據掩星星座仿真系統輸入的觀測數據以及控制計算的控制指令(根據用戶需求設定)，實時生成直達星和掩星的累加參數和功率控制碼，并將其發送至直達星-掩星信號實時生成單元；所述累加參數包括偽碼環參數和載波環參數；
[0009]所述直達星-掩星信號實時生成單元根據統一時鐘信號，利用直達星和掩星觀測數據的累加參數和功率控制碼生成五路射頻信號，并將五路射頻信號傳送至被測掩星接收載荷系統；所述的五路射頻信號通道包括直達星通道、前向中性大氣通道、前向電離層通道、后向中性大氣通道、后向電離層通道。
[0010]所述直達星-掩星數據實時生成單元包括主控模塊、高性能處理模塊、千兆以太網卡和反射內存網卡；
[0011]主控模塊通過千兆以太網卡接收來自控制計算機的控制指令，并根據控制指令實現直達星-掩星數據實時生成單元的總體控制(總體控制包括信號生成開始、停止、調制方式等控制);
[0012]高性能處理模塊利用通過反射內存網卡接收到的來自掩星星座仿真單元的觀測數據，并利用觀測數據生成偽碼環參數、載波環參數和功率控制碼，通過光纖發送至直達星-掩星信號實時生成單元；
[0013]所述的利用觀測數據生成偽碼環參數、載波環參數和功率控制碼的方法如下:
[0014](a)偽碼環參數和載波環參數的計算方法:
【權利要求】
1.一種單載體多天線掩星信號生成系統，可同時仿真出直達星通道、前向中性大氣通道、前向電離層通道、后向中性大氣通道和后向電離層通道這五路射頻信號，其特征在于包括:直達星-掩星數據實時生成單元、直達星-掩星信號實時生成單元、控制計算機和掩星星座仿真單元； 所述的掩星星座仿真單元將生成的直達星、掩星的觀測數據通過反射內存網卡傳輸給直達星-掩星數據實時生產單元進行數據處理； 所述直達星-掩星數據實時生成單元根據掩星星座仿真系統輸入的觀測數據以及控制計算的控制指令，實時生成直達星和掩星的累加參數和功率控制碼，并將其發送至直達星-掩星信號實時生成單元；所述累加參數包括偽碼環參數和載波環參數； 所述直達星-掩星信號實時生成單元根據統一時鐘信號，利用直達星和掩星觀測數據的累加參數和功率控制碼生成五路射頻信號，并將五路射頻信號傳送至被測掩星接收載荷系統；所述的五路射頻信號通道包括直達星通道、前向中性大氣通道、前向電離層通道、后向中性大氣通道和后向電離層通道。
2.根據權利要求1所述的一種單載體多天線掩星信號生成系統，其特征在于:所述直達星-掩星數據實時生成單元包括主控模塊、高性能處理模塊、千兆以太網卡和反射內存網卡； 主控模塊通過千兆以太網卡接收來自控制計算機的控制指令，并根據控制指令實現直達星-掩星數據實時生成單元的總體控制； 高性能處理模塊利用通過反射內存網卡接收到的來自掩星星座仿真單元的觀測數據，并利用觀測數據生成偽碼環參數、載波環參數和功率控制碼，通過光纖發送至直達星-掩星信號實時生成單元； 所述的利用觀測數據生成偽碼環參數、載波環參數和功率控制碼的方法如下: (a)偽碼環參數和載波環參數的計算方法:
3.根據權利要求1所述的一種單載體多天線掩星信號生成系統，其特征在于:所述直達星-掩星信號實時生成單元包括數據播發控制模塊、直達星導航基帶模塊、前向掩星導航基帶模塊、后向掩星導航基帶模塊、時頻模塊和射頻模塊； 數據播發控制模塊根據來自控制計算機的控制指令控制直達星導航基帶信號、前向和后向掩星基帶信號的生成以及由直達星通道、電離層通道和者中性大氣通道輸出； 直達星導航基帶模塊、前向導航基帶模塊和后向導航基帶模塊分別接收直達星-掩星數據實時生成單元發送的直達星、前向和后向掩星累加參數和功率控制碼，并根據累加參數計算得到載波表和碼表的相位，根據計算得到的碼表的相位在偽碼碼表和載波表中查表得到載波和偽碼，然后利用得到的載波和偽碼進行調制、濾波、合路，并與功率控制碼相乘進行功率調整得到直達星和前向、后向掩星的數字中頻信號； 時頻模塊用于為直達星-掩星信號實時生成單元提供統一的時鐘信號； 射頻模塊用于將直達星的數字中頻信號通過直達星通道進行上變頻、將前向掩星的數字中頻信號通過前向中性大氣通道、前向電離層通道進行上變頻、將后向掩星的數字中頻信號通過后向中性大氣通道、后向電離層通道進行上變頻，并將上變頻后的五路信號發送至被測掩星接收載荷系統。
【文檔編號】G01S19/23GK103675845SQ201310577130
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月18日 優先權日:2013年11月18日
【發明者】王宏偉, 王曄, 孟斌, 陳瀟, 蔡樂, 畢亮, 郭玉婷, 郝慶暢, 鄒國際, 張爽娜 申請人:航天恒星科技有限公司