一種基于北斗衛(wèi)星定位和授時(shí)的gps模擬系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于北斗衛(wèi)星定位和授時(shí)的GPS模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]中國電信的CDMA系統(tǒng)覆蓋范圍廣，各個(gè)基站之間要求嚴(yán)格的時(shí)間同步，否則會(huì)導(dǎo)致通話切換失敗，甚至無法建立通話。目前，各個(gè)基站中的時(shí)間同步都是采用GPS授時(shí)。2011年I月13日下午，GPS系統(tǒng)升級(jí)，造成了中國電信CDMA出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)告警現(xiàn)象。GPS是美國的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由美國軍方開發(fā)和控制，其系統(tǒng)隨時(shí)可以進(jìn)行局部性能劣化設(shè)置和限制使用，一旦GPS失效，CDMA網(wǎng)絡(luò)的切換出錯(cuò)率和掉話率將大幅增高，嚴(yán)重時(shí)可致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓，如果中國在通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上繼續(xù)完全依賴于美國GPS進(jìn)行時(shí)間同步將是非常危險(xiǎn)的。因此，擁有自主的授時(shí)系統(tǒng)是保障中國通信安全的重要措施。
[0003]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)特別是中國的BD2是我國自行研制的具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其定位和授時(shí)精度與GPS相當(dāng)，完全可以替代GPS授時(shí)和定位應(yīng)用。從安全和可靠性考慮，中國電信的CDMA基站的GPS授時(shí)系統(tǒng)，急需換成北斗授時(shí)系統(tǒng)。雖然，BD2完全可以替代GPS授時(shí)，但是很多基站中的GPS接收機(jī)與基站其他設(shè)備耦合在一起，它們之間的接口很難分離開來，即現(xiàn)階段很難直接用BD2授時(shí)模塊代替GPS模塊。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的是因基站中的GPS接收機(jī)與基站其他設(shè)備耦合在一起，而無法直接將現(xiàn)有基站中的GPS接收機(jī)直接替換成BD授時(shí)接收機(jī)的問題，提供一種基于北斗衛(wèi)星定位和授時(shí)的GPS模擬系統(tǒng)。
[0005]為解決上述問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種基于北斗衛(wèi)星定位和授時(shí)的GPS模擬系統(tǒng)，由北斗授時(shí)接收機(jī)、時(shí)鐘馴服模塊、本地壓控晶振模塊、北斗時(shí)轉(zhuǎn)GPS時(shí)模塊和GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器組成。北斗授時(shí)接收機(jī)的日時(shí)間和秒脈沖輸出端連接北斗時(shí)轉(zhuǎn)GPS時(shí)模塊，北斗時(shí)轉(zhuǎn)GPS時(shí)模塊的日時(shí)間和秒脈沖輸出端連接GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器。北斗授時(shí)接收機(jī)的秒脈沖輸出端連接時(shí)鐘馴服模塊，時(shí)鐘馴服模塊與本地壓控晶振模塊相互連接，本地壓控晶振模塊的輸出端連接GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器。北斗授時(shí)接收機(jī)的位置輸出端連接GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器。
[0007]上述北斗授時(shí)接收機(jī)主要由接收天線、射頻模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、基帶信號(hào)處理模塊、PTV解算模塊、鐘差修正模塊和系統(tǒng)晶振組成。接收天線經(jīng)射頻模塊連接AD轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，AD轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接基帶信號(hào)處理模塊的輸入端，基帶信號(hào)處理模塊的輸出端連接PTV解算模塊的輸入端，PTV解算模塊的輸出端連接時(shí)鐘馴服模塊、北斗時(shí)轉(zhuǎn)GPS時(shí)模塊和GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器。鐘差修正模塊的輸入端連接PTV解算模塊，輸出端連接基帶信號(hào)處理模塊。系統(tǒng)晶振連接射頻模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、基帶信號(hào)處理模塊和PTV解算模塊。
[0008]上述時(shí)鐘馴服模塊包括脈沖計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)比較器和電壓轉(zhuǎn)換器。脈沖計(jì)數(shù)器的輸入端連接北斗授時(shí)接收機(jī)的秒脈沖輸出端和本地壓控晶振模塊的時(shí)鐘輸出端，脈沖計(jì)數(shù)器的輸出端經(jīng)計(jì)數(shù)比較器與電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端連接本地壓控晶振模塊的壓控輸入端。
[0009]本實(shí)用新型的原理是:北斗授時(shí)接收機(jī)接收4顆及4顆以上的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，實(shí)現(xiàn)授時(shí)和定位，并輸出Ipps (秒脈沖)、TOD(日時(shí)間)和PVT(位置、速度和時(shí)間信息)等信息。利用北斗授時(shí)接收機(jī)的秒脈沖對(duì)本地時(shí)鐘進(jìn)行馴服。把BDT(北斗時(shí))轉(zhuǎn)換為GPST (GPS時(shí))。在本地時(shí)鐘控制下，利用北斗授時(shí)接收機(jī)定位結(jié)果和GPST，實(shí)時(shí)產(chǎn)生GPS衛(wèi)星模擬信號(hào)，并將GPS衛(wèi)星模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樯漕l信號(hào)。基站的GPS接收機(jī)接收該射頻模擬信號(hào)，完成對(duì)用戶的授時(shí)和定位。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型增設(shè)在現(xiàn)有基站的GPS接收機(jī)的前端，其利用北斗授時(shí)接收機(jī)的授時(shí)結(jié)果對(duì)本地壓控晶振進(jìn)行馴服，實(shí)現(xiàn)本地壓控晶振和北斗系統(tǒng)時(shí)間同步。在本地壓控晶振作用下，利用北斗授時(shí)接收機(jī)的定位結(jié)果和星歷參數(shù)，同步產(chǎn)生GPS模擬信號(hào)供GPS接收機(jī)完成定位和授時(shí)。這樣無需替換基站內(nèi)的各個(gè)設(shè)備(包括GPS接收機(jī))便能夠?qū)崿F(xiàn)GPS授時(shí)向北斗授時(shí)的轉(zhuǎn)換，因而能夠大為降低授時(shí)轉(zhuǎn)換的設(shè)備替換難度。此外，替換后的基站無需依賴現(xiàn)有的由美國控制的GPS系統(tǒng)，而轉(zhuǎn)為使用具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗系統(tǒng)，進(jìn)而有效提升了通信的安全性和可靠性。
【附圖說明】
[0011]圖1為基于北斗衛(wèi)星定位和授時(shí)的GPS模擬系統(tǒng)原理圖。
[0012]圖2為北斗授時(shí)接收機(jī)的原理框圖。
[0013]圖3為北斗授時(shí)接收機(jī)馴服本地壓控晶振的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]一種基于北斗衛(wèi)星定位和授時(shí)的GPS模擬系統(tǒng)，如圖1所示，由北斗授時(shí)接收機(jī)、時(shí)鐘馴服模塊、本地壓控晶振模塊、北斗時(shí)轉(zhuǎn)GPS時(shí)模塊和GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器組成。北斗授時(shí)接收機(jī)的日時(shí)間和秒脈沖輸出端連接北斗時(shí)轉(zhuǎn)GPS時(shí)模塊，北斗時(shí)轉(zhuǎn)GPS時(shí)模塊的日時(shí)間和秒脈沖輸出端連接GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器。北斗授時(shí)接收機(jī)的秒脈沖輸出端連接時(shí)鐘馴服模塊，時(shí)鐘馴服模塊與本地壓控晶振模塊相互連接，本地壓控晶振模塊的輸出端連接GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器。北斗授時(shí)接收機(jī)的位置輸出端連接GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器。
[0015]上述北斗授時(shí)接收機(jī)主要由接收天線、射頻模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、基帶信號(hào)處理模塊、PTV解算模塊、鐘差修正模塊和系統(tǒng)晶振組成。接收天線經(jīng)射頻模塊連接AD轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，AD轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接基帶信號(hào)處理模塊的輸入端，基帶信號(hào)處理模塊的輸出端連接PTV解算模塊的輸入端，PTV解算模塊的輸出端連接時(shí)鐘馴服模塊、北斗時(shí)轉(zhuǎn)GPS時(shí)模塊和GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器。鐘差修正模塊的輸入端連接PTV解算模塊，輸出端連接基帶信號(hào)處理模塊。系統(tǒng)晶振連接射頻模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、基帶信號(hào)處理模塊和PTV解算模塊。參見圖2。
[0016]上述時(shí)鐘馴服模塊包括脈沖計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)比較器和電壓轉(zhuǎn)換器。脈沖計(jì)數(shù)器的輸入端連接北斗授時(shí)接收機(jī)的秒脈沖輸出端和本地壓控晶振模塊的時(shí)鐘輸出端，脈沖計(jì)數(shù)器的輸出端經(jīng)計(jì)數(shù)比較器與電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端連接本地壓控晶振模塊的壓控輸入端。參見圖3。
[0017]本系統(tǒng)的工作過程是:首先，在基站配備BD2授時(shí)接收機(jī)，并用該接收機(jī)完成基站的定位和授時(shí)。其次，利用BD2授時(shí)接收機(jī)的Ipps秒脈沖輸出，通過對(duì)電壓的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)本地壓控晶振的精確頻率輸出。再次，利用BD2定位結(jié)果和TOD時(shí)間信息，在本地時(shí)鐘的控制下，模擬產(chǎn)生與BD2時(shí)間完全同步的GPS射頻信號(hào)。最后，基站的GPS接收機(jī)通過射頻電纜接收該射頻信號(hào)，完成高精度的授時(shí)和定位。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于北斗衛(wèi)星定位和授時(shí)的GPS模擬系統(tǒng)，其特征在于:由北斗授時(shí)接收機(jī)、時(shí)鐘馴服模塊、本地壓控晶振模塊、北斗時(shí)轉(zhuǎn)GPS時(shí)模塊和GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器組成；北斗授時(shí)接收機(jī)的日時(shí)間和秒脈沖輸出端連接北斗時(shí)轉(zhuǎn)GPS時(shí)模塊，北斗時(shí)轉(zhuǎn)GPS時(shí)模塊的日時(shí)間和秒脈沖輸出端連接GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器；北斗授時(shí)接收機(jī)的秒脈沖輸出端連接時(shí)鐘馴服模塊，時(shí)鐘馴服模塊與本地壓控晶振模塊相互連接，本地壓控晶振模塊的輸出端連接GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器；北斗授時(shí)接收機(jī)的位置輸出端連接GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗衛(wèi)星定位和授時(shí)的GPS模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述北斗授時(shí)接收機(jī)主要由接收天線、射頻模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、基帶信號(hào)處理模塊、PTV解算模塊、鐘差修正模塊和系統(tǒng)晶振組成；接收天線經(jīng)射頻模塊連接AD轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，AD轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接基帶信號(hào)處理模塊的輸入端，基帶信號(hào)處理模塊的輸出端連接PTV解算模塊的輸入端，PTV解算模塊的輸出端連接時(shí)鐘馴服模塊、北斗時(shí)轉(zhuǎn)GPS時(shí)模塊和GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器；鐘差修正模塊的輸入端連接PTV解算模塊，輸出端連接基帶信號(hào)處理模塊；系統(tǒng)晶振連接射頻模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、基帶信號(hào)處理模塊和PTV解算模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗衛(wèi)星定位和授時(shí)的GPS模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述時(shí)鐘馴服模塊包括脈沖計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)比較器和電壓轉(zhuǎn)換器；脈沖計(jì)數(shù)器的輸入端連接北斗授時(shí)接收機(jī)的秒脈沖輸出端和本地壓控晶振模塊的時(shí)鐘輸出端，脈沖計(jì)數(shù)器的輸出端經(jīng)計(jì)數(shù)比較器與電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端連接本地壓控晶振模塊的壓控輸入端。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種基于北斗衛(wèi)星定位和授時(shí)的GPS模擬系統(tǒng)，其增設(shè)在現(xiàn)有基站的GPS接收機(jī)的前端，利用北斗授時(shí)接收機(jī)的授時(shí)結(jié)果對(duì)本地壓控晶振進(jìn)行馴服，實(shí)現(xiàn)本地壓控晶振和北斗系統(tǒng)時(shí)間同步。在本地壓控晶振作用下，利用北斗授時(shí)接收機(jī)的定位結(jié)果和星歷參數(shù)，同步產(chǎn)生GPS模擬信號(hào)供GPS接收機(jī)完成定位和授時(shí)。這樣無需替換基站內(nèi)的各個(gè)設(shè)備(包括GPS接收機(jī))便能夠?qū)崿F(xiàn)GPS授時(shí)向北斗授時(shí)的轉(zhuǎn)換，因而能夠大為降低授時(shí)轉(zhuǎn)換的設(shè)備替換難度。此外，替換后的基站無需依賴現(xiàn)有的由美國控制的GPS系統(tǒng)，而轉(zhuǎn)為使用具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗系統(tǒng)，進(jìn)而有效提升了通信的安全性和可靠性。
【IPC分類】G01S19-33, G01S19-36, G04R20-04, G04R20-02
【公開號(hào)】CN204359937
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520047340
【發(fā)明人】孫希延, 紀(jì)元法, 歐陽繕, 廖桂生, 符強(qiáng), 孫希剛
【申請(qǐng)人】桂林電子科技大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日