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記錄式衛(wèi)星信號(hào)模擬器的制作方法

文檔序號(hào):5910505閱讀:144來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:記錄式衛(wèi)星信號(hào)模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種衛(wèi)星信號(hào)模擬器,特別是涉及一種采用導(dǎo)航和記錄技術(shù)相結(jié)合的衛(wèi)星信號(hào)模擬器,屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
傳統(tǒng)的衛(wèi)星接收設(shè)備(如GPS/GL0NASS/BD接收機(jī))的常規(guī)測(cè)試都是通過(guò)架設(shè)天線,鋪設(shè)長(zhǎng)電纜,線纜間增加信號(hào)放大器的方式。測(cè)試工作受天氣、收星狀況的影響,所以造成了測(cè)試工作的機(jī)動(dòng)性差,效率低,并且目標(biāo)的電磁安全性得不到保障。美國(guó)提出了一種基于數(shù)字建模方法的衛(wèi)星信號(hào)模擬器,但由于保密原因,不能從公開文獻(xiàn)中得到此種衛(wèi)星信號(hào)模擬器的具體結(jié)構(gòu)和原理。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型技術(shù)解決的問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種提高衛(wèi)星接收設(shè)備的常規(guī)測(cè)試效率、保證目標(biāo)測(cè)試的電磁安全性且采錄的衛(wèi)星信號(hào)可以無(wú)限制的進(jìn)行回放、將導(dǎo)航和記錄技術(shù)相結(jié)合的記錄式衛(wèi)星信號(hào)模擬器。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是記錄式衛(wèi)星信號(hào)模擬器,包括衛(wèi)星信號(hào)接收單元、 基帶處理單元、衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元和記錄單元,其中所述的記錄單元包括采集板、存儲(chǔ)板、 嵌入式CPU、IXD顯示器和硬盤存儲(chǔ)器,衛(wèi)星信號(hào)接收單元分別與基帶處理單元和記錄單元的采集板連接,基帶處理單元與記錄單元的嵌入式CPU通過(guò)232串口連接,采集板與存儲(chǔ)板通過(guò)FPDP電纜連接,存儲(chǔ)板與硬盤存儲(chǔ)器電纜連接,嵌入式CPU分別與存儲(chǔ)板和LCD顯示器連接,衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元通過(guò)電纜分別與記錄單元的采集板和基帶處理單元連接。所述的采集板包括ADC模塊、采集板FPGA模塊和DAC模塊,衛(wèi)星信號(hào)接收單元通過(guò)ADC模塊與采集板FPGA模塊連接,衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元通過(guò)DAC模塊與采集板FPGA模塊連接。所述的存儲(chǔ)板包括RAID構(gòu)建模塊、數(shù)據(jù)切換模塊、緩沖管理模塊和硬盤控制模塊,數(shù)據(jù)切換模塊分別與RAID構(gòu)建模塊、緩沖管理模塊和硬盤控制模塊連接,RAID構(gòu)建模塊通過(guò)FPDP電纜與采集板FPGA模塊連接,緩沖管理模塊通過(guò)DDR接口與DDR緩存器連接, 硬盤控制模塊分別與嵌入式CPU和硬盤存儲(chǔ)器連接。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為(1)本實(shí)用新型將導(dǎo)航技術(shù)和記錄技術(shù)相結(jié)合,事先存儲(chǔ)衛(wèi)星信號(hào),并對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控,確保存儲(chǔ)的衛(wèi)星信號(hào)滿足要求,衛(wèi)星接收設(shè)備需要測(cè)試時(shí),回放記錄的衛(wèi)星信號(hào),并對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控,確保射頻發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)滿足測(cè)試需求;(2)衛(wèi)星接收設(shè)備需要測(cè)試時(shí),只要回放存儲(chǔ)在本實(shí)用新型內(nèi)的衛(wèi)星信號(hào),即可開展相應(yīng)的測(cè)試工作,確保了測(cè)試工作的方便快捷及電磁安全性;(3)本實(shí)用新型記錄的衛(wèi)星信號(hào)可以無(wú)限制的進(jìn)行回放,并能長(zhǎng)期保存;(4)本實(shí)用新型存儲(chǔ)的原始數(shù)據(jù)有良好的交互性,通過(guò)轉(zhuǎn)儲(chǔ),各設(shè)備可以共享;[0012](5)本實(shí)用新型將數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)與重放使用在時(shí)間上分開,所以衛(wèi)星接收設(shè)備的工作展開非常便捷,只要回放衛(wèi)星數(shù)據(jù)文件即可,進(jìn)行測(cè)試達(dá)到重放使用時(shí)無(wú)須架設(shè)室外天線收星的目標(biāo),保證了目標(biāo)的電磁安全性;(6)本實(shí)用新型由于輸出的功率可調(diào),衛(wèi)星接收設(shè)備的有線無(wú)線測(cè)試不受距離及電纜長(zhǎng)度的影響;(7)本實(shí)用新型在衛(wèi)星信號(hào)重放過(guò)程中,可以推算產(chǎn)生相匹配的衛(wèi)星信號(hào),所以可以輸出衛(wèi)星接收機(jī)所需的各種信號(hào),方便各類衛(wèi)星接收機(jī)的測(cè)試。

圖1為本實(shí)用新型原理框圖;圖2為本實(shí)用新型記錄單元結(jié)構(gòu)框圖;圖3本實(shí)用新型采集板原理框圖;圖4為本實(shí)用新型存儲(chǔ)板原理框圖;圖5為本實(shí)用新型衛(wèi)星信號(hào)記錄過(guò)程圖;圖6為本實(shí)用新型衛(wèi)星信號(hào)回放過(guò)程圖;圖7為本實(shí)用新型衛(wèi)星信號(hào)接收單元原理框圖;圖8為本實(shí)用新型衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元原理框圖;圖9為本實(shí)用新型基帶處理單元原理框圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型如圖1所示,包括衛(wèi)星信號(hào)接收單元1、基帶處理單元2、衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元3和記錄單元4。記錄單元4如圖1、2所示,包括采集板41、存儲(chǔ)板42、嵌入式CPU43、 IXD顯示器44和硬盤存儲(chǔ)器。衛(wèi)星信號(hào)接收單元1分別與基帶處理單元2和記錄單元4 的采集板41連接,基帶處理單元2與記錄單元的嵌入式CPU43通過(guò)232串口連接,采集板 41與存儲(chǔ)板42通過(guò)FPDP電纜連接,存儲(chǔ)板42與硬盤存儲(chǔ)器通過(guò)SATA電纜連接,嵌入式 CPU43分別與存儲(chǔ)板42和IXD44顯示器連接,衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元3通過(guò)電纜分別與記錄單元4的采集板41和基帶處理單元2連接。記錄單元4采用SATA硬盤控制器為基礎(chǔ)來(lái)構(gòu)建存儲(chǔ)板的平臺(tái),同時(shí)采用嵌入式 CPU板來(lái)完成顯示、控制接口。這樣實(shí)時(shí)信號(hào)通路中只有CPU板SATA硬盤和模組為外購(gòu)件,其它部分均為自行設(shè)計(jì)的板卡,,提高了整機(jī)工作的可靠性;在保證整機(jī)存儲(chǔ)帶寬的前提下,又可以在通用硬件平臺(tái)上(Windows操作系統(tǒng))開發(fā)用戶界面,便于用戶操作使用。記錄單元4如圖2所示主要包括采集板、存儲(chǔ)板、CPU板、SATA模組、4塊SATA硬盤、固態(tài)引導(dǎo)硬盤、8. 4”液晶屏、緊湊型鍵盤。具體設(shè)計(jì)如下采集板包含多通道AD(根據(jù)需要可以全部使用或部分使用),其主要完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的變換,形成數(shù)字信號(hào)送存儲(chǔ)板記錄;存儲(chǔ)板完成控制接口、數(shù)據(jù)緩沖管理和 4通道的SATA控制器;存儲(chǔ)板通過(guò)SATA電纜與硬盤模組相連,完成磁盤陣列讀寫;存儲(chǔ)板的4個(gè)SATA通道作為磁盤陣列的硬盤通道使用,連接到硬盤模組;通過(guò)FPGA內(nèi)部的RAID 控制器完成冗余數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和失效硬盤的恢復(fù);嵌入式CPU卡為整機(jī)提供各種通用接口, 用于顯示控制和運(yùn)行windows操作系統(tǒng),便于開發(fā)和使用;采集板與存儲(chǔ)板直接通過(guò)FPDP并行電纜連接,存儲(chǔ)板和嵌入式CPU卡之間通過(guò)USB2. 0接口連接,進(jìn)行監(jiān)控信息和事后數(shù)據(jù)的交換。采集卡41如圖3所示,包括匹配濾波電路和高速ADC,高速DAC和隔離放大電路, 大規(guī)模FPGA。衛(wèi)星信號(hào)接收單元1通過(guò)ADC模塊與采集板FPGA模塊連接,衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元3通過(guò)DAC模塊與采集板FPGA模塊連接。存儲(chǔ)板42如圖4所示,包括RAID構(gòu)建模塊、數(shù)據(jù)切換模塊、緩沖管理模塊和硬盤控制模塊。數(shù)據(jù)切換模塊分別與RAID構(gòu)建模塊、緩沖管理模塊和硬盤控制模塊連接,RAID 構(gòu)建模塊通過(guò)FPDP電纜與采集板FPGA模塊連接,緩沖管理模塊通過(guò)DDR接口與高速緩存器連接,硬盤控制模塊分別與嵌入式CPU43和硬盤存儲(chǔ)器連接。采錄數(shù)據(jù)時(shí),多路模擬基帶衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)高速ADC轉(zhuǎn)換進(jìn)入FPGA,在FPGA內(nèi)部加入通道標(biāo)識(shí),通過(guò)與存儲(chǔ)板連接的FPDP接口送入存儲(chǔ)卡。存儲(chǔ)卡將數(shù)據(jù)按照協(xié)定的格式生成效驗(yàn)盤數(shù)據(jù),與記錄數(shù)據(jù)一起送入DDR緩沖區(qū)緩存,本實(shí)施例中存儲(chǔ)卡使用2片DDR緩沖完成數(shù)據(jù)緩沖的乒乓切換。當(dāng)其中一塊緩沖區(qū)滿時(shí),發(fā)起請(qǐng)求傳輸中斷信號(hào),中斷信號(hào)響應(yīng)后,發(fā)起對(duì)硬盤模組的DMA操作,將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)同時(shí)送入各自硬盤存儲(chǔ)器,等待下一次中斷請(qǐng)求信號(hào)的到來(lái),依此類推,完成采錄過(guò)程數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)回放是采錄的逆過(guò)程。發(fā)出回放指令后,發(fā)起一次DMA讀操作,將硬盤數(shù)據(jù)先存入DDR緩沖區(qū),緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)在采集卡的數(shù)據(jù)請(qǐng)求信號(hào)下,通過(guò)FPDP接口送入采集部分。 采集卡按照通道標(biāo)識(shí)將數(shù)據(jù)分發(fā)到各自的通道緩存,各個(gè)通道去掉通道標(biāo)識(shí)后,恢復(fù)成連續(xù)的數(shù)據(jù)流送高速DAC恢復(fù)出模擬的基帶衛(wèi)星信號(hào)。嵌入式CPU43如圖2所示,對(duì)衛(wèi)星的跟蹤狀態(tài)及位置精度因子信息等進(jìn)行監(jiān)測(cè), 確保采錄衛(wèi)星信號(hào)的可用性。具體監(jiān)測(cè)如下嵌入式CPU43對(duì)基帶處理單元2輸出的衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)和位置精度因子進(jìn)行判斷,若衛(wèi)星信號(hào)完好則記錄,衛(wèi)星信號(hào)完好是指接收到的衛(wèi)星信號(hào)信噪比至少有1顆不低于20dB、其余衛(wèi)星信號(hào)信噪比不低于8dB,位置精度因子 Pdop 彡 3. 0。衛(wèi)星信號(hào)接收單元1、基帶處理單元2和衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元3采用現(xiàn)有的導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域中的公知技術(shù)。衛(wèi)星信號(hào)接收單元1如圖7所示,包括GPS、GL0NASS、北斗或更多接收信道,每個(gè)信道包括信號(hào)濾波放大電路、頻率綜合器、解調(diào)器等。接收信道先將衛(wèi)星信號(hào)濾波后進(jìn)行放大,并和頻率合成器產(chǎn)生的高穩(wěn)定、低相噪載波進(jìn)行正交混頻,輸出基帶信號(hào)送記錄單元。 采錄衛(wèi)星信號(hào)的衛(wèi)星數(shù)GPS不低于6顆,GL0NASS不低于1顆,位置精度因子小于等于3. 0。衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元3如圖8所示,包括GPS、GL0NASS、北斗和更多其它發(fā)射信道,每個(gè)信道包括調(diào)制器、RF濾波和放大電路、頻率綜合器電路、檢波電路等。射頻發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)可以是存儲(chǔ)的GPS/GL0NASS/BD衛(wèi)星信號(hào),也可以是推算產(chǎn)生的相匹配的其它衛(wèi)星信號(hào), 以供各類衛(wèi)星接收機(jī)測(cè)試使用?;鶐幚韱卧?如圖9所示,基帶處理主要完成GPS、GL0NASS和北斗衛(wèi)星信號(hào)的捕獲、跟蹤和數(shù)據(jù)解調(diào)。CPU總線上擴(kuò)展了 FLASH、SRAM和其它接口。DC/DC和時(shí)鐘分發(fā)電路為基帶處理部分的所有電路提供所需的電源和時(shí)鐘。本實(shí)用新型工作原理(1)衛(wèi)星信號(hào)的記錄[0039]信號(hào)流程如圖5所示衛(wèi)星信號(hào)首先經(jīng)過(guò)衛(wèi)星信號(hào)接收單元1,衛(wèi)星信號(hào)接收單元主要完成衛(wèi)星信號(hào)的濾波、下變頻,輸出基帶衛(wèi)星信號(hào)送到基帶處理單元2和記錄單元4的采集板41 ;送入采集板41的基帶衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)高速ADC轉(zhuǎn)換進(jìn)入采集板FPGA,在FPGA內(nèi)部加入通道標(biāo)識(shí),最后合并成一路32位數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù);基帶處理單元2首先將基帶信號(hào)數(shù)字化,再進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)的一系列解調(diào)工作,輸出定位信息即衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)和位置精度因子到記錄單元4的嵌入式CPU43 ;嵌入式CPU43判斷衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)和位置精度因子,若衛(wèi)星信號(hào)完好,嵌入式CPU43發(fā)送一個(gè)采錄命令給存儲(chǔ)板42并將衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)和位置精度因子顯示到IXD顯示器44上,存儲(chǔ)板42接收到采錄命令后,通過(guò)與采集板連接的FPDP接口讀取采集板41上的數(shù)據(jù);存儲(chǔ)板42將讀取的數(shù)據(jù)按照協(xié)定的格式生成效驗(yàn)盤數(shù)據(jù),與記錄數(shù)據(jù)一起送入DDR緩沖區(qū)緩存,發(fā)起對(duì)硬盤模組的DMA操作,將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)同時(shí)送入各自硬盤存儲(chǔ)。(2)衛(wèi)星信號(hào)的回放在衛(wèi)星接收設(shè)備測(cè)試時(shí),要回放事先采錄的衛(wèi)星信號(hào)。信號(hào)流程如圖6所示存儲(chǔ)的衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)采集板將數(shù)字化的衛(wèi)星信號(hào)變?yōu)槟M的基帶信號(hào),送基帶處理單元2和衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元3進(jìn)行處理?;鶐幚韱卧獙⑿盘?hào)數(shù)字化后進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)的一系列解調(diào)工作,并根據(jù)需要決定是否進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)的推算,進(jìn)而生成相匹配的衛(wèi)星信號(hào)。在此期間,處理得到的衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)、信噪比及位置精度因子等信息發(fā)送給嵌入式CPU43進(jìn)行監(jiān)控,確保輸出基帶衛(wèi)星信號(hào)的完好性。衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元將存儲(chǔ)的衛(wèi)星信號(hào)和推算得到的相匹配衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行上變頻和濾波,輸出相應(yīng)的衛(wèi)星信號(hào)發(fā)送出去。本實(shí)用新型未詳細(xì)說(shuō)明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
權(quán)利要求1.記錄式衛(wèi)星信號(hào)模擬器,其特征在于包括衛(wèi)星信號(hào)接收單元(1)、基帶處理單元 O)、衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元C3)和記錄單元G),其中所述的記錄單元(4)包括采集板(41)、存儲(chǔ)板(42)、嵌入式CPU(43)、LCD顯示器04)和硬盤存儲(chǔ)器,衛(wèi)星信號(hào)接收單元(1)分別與基帶處理單元⑵和記錄單元⑷的采集板Gl)連接,基帶處理單元⑵與記錄單元⑷ 的嵌入式CPU(4!3)通過(guò)232串口連接,采集板與存儲(chǔ)板0 通過(guò)FPDP電纜連接,存儲(chǔ)板0 與硬盤存儲(chǔ)器電纜連接,嵌入式CPU(4!3)分別與存儲(chǔ)板0 和LCD顯示器04) 連接,衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元C3)通過(guò)電纜分別與記錄單元(4)的采集板Gl)和基帶處理單元 O)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄式衛(wèi)星信號(hào)模擬器,其特征在于所述的采集板Gl)包括ADC模塊、采集板FPGA模塊和DAC模塊,衛(wèi)星信號(hào)接收單元(1)通過(guò)ADC模塊與采集板 FPGA模塊連接,衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元C3)通過(guò)DAC模塊與采集板FPGA模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述記錄式衛(wèi)星信號(hào)模擬器,其特征在于所述的存儲(chǔ)板0 包括 RAID構(gòu)建模塊、數(shù)據(jù)切換模塊、緩沖管理模塊和硬盤控制模塊,數(shù)據(jù)切換模塊分別與RAID 構(gòu)建模塊、緩沖管理模塊和硬盤控制模塊連接,RAID構(gòu)建模塊通過(guò)FPDP電纜與采集板FPGA 模塊連接,緩沖管理模塊通過(guò)DDR接口與DDR緩存器連接,硬盤控制模塊分別與嵌入式 CPU (43)和硬盤存儲(chǔ)器連接。
專利摘要記錄式衛(wèi)星信號(hào)模擬器,包括衛(wèi)星信號(hào)接收單元、基帶處理單元、衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元和記錄單元,其中所述的記錄單元包括采集板、存儲(chǔ)板、嵌入式CPU、LCD顯示器和硬盤存儲(chǔ)器,衛(wèi)星信號(hào)接收單元分別與基帶處理單元和記錄單元的采集板連接,基帶處理單元與記錄單元的嵌入式CPU通過(guò)232串口連接,采集板與存儲(chǔ)板通過(guò)FPDP電纜連接,存儲(chǔ)板與硬盤存儲(chǔ)器通過(guò)SATA電纜連接,嵌入式CPU分別與存儲(chǔ)板和LCD顯示器連接,衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射單元通過(guò)電纜分別與記錄單元的采集板和基帶處理單元連接。本實(shí)用新型將導(dǎo)航技術(shù)和記錄技術(shù)相結(jié)合,事先存儲(chǔ)衛(wèi)星信號(hào),并對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè),確保存儲(chǔ)的衛(wèi)星信號(hào)滿足要求,衛(wèi)星接收設(shè)備需要測(cè)試時(shí),回放記錄的衛(wèi)星信號(hào),并對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè),確保射頻發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)滿足測(cè)試需求。
文檔編號(hào)G01S19/23GK202041643SQ201120093759
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者王晉婧 申請(qǐng)人:北京遙測(cè)技術(shù)研究所
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