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专利号: 2017108061223
申请人: 桂林电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种GPS共视信号模拟生成方法,其特征在于,所述方法包括:接收星历参数和用户设置的参数信息,所述用户设置的参数信息至少包括两观测站的位置、两观测站的仰角门限和仿真时间;

根据星历参数和仿真时间计算所有卫星的位置;

根据两观测站的位置和所有卫星的位置分别计算两观测站相对于任一卫星的仰角,并根据两观测站相对于任一卫星的仰角和两观测站的仰角门限分别确定所有对于两观测站可见的卫星;

根据两观测站各自所有的可见的卫星确定对于两观测站同时可见的卫星,将所述对于两观测站同时可见的卫星作为两观测站的共视卫星;

针对每颗共视卫星生成相应的GPS共视信号导航电文;

依次对每颗共视卫星的GPS共视卫星导航电文进行扩频调制和载波调制生成GPS共视卫星中频信号。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据星历参数和仿真时间计算所有卫星的位置具体包括:由当前时刻的时间t得到发射时间tr,tr=t-0.075;

计算当前时刻的发射时间tr相对于该时刻星历的规划时间tk,tk=tr-toe,其中,toe是星历参考时间;

由卫星星历中的长半轴的平方根计算出卫星的长半轴A,由开普勒第三定律推算出卫星的平均角速度n0, 其中,开普勒第三定律为其中T表示卫星的运行周期,GM和μ均表示地球的引力常数,且卫星的平均角速度计算校正后的平均角速度n,n=n0+Δn,其中,Δn是星历中广播的校正值;

根据星历中播发的参考时刻平近点角M0,和校正后的平均角速度n计算出平近点角Mk,Mk=M0+ntk;

根据开普勒方程中给出的平近点角和偏近点角关系式Mk=Ek-e sin Ek,通过迭代求出偏近点角Ek,其中e是椭圆轨道偏心率;

计算信号发射时刻的真近点角vk,

由真近点角和星历中广播的近地点角距计算出信号发射时刻的升交点角距Φk,Φk=vk+ω,其中,ω是轨道近地点角距;

根据升交点角距Φk和星历中广播的调和改正数的振幅计算信号发射时刻的摄动校正项:δuk=cussin2Φk+cuccos2Φk;

δrk=crssin2Φk+crccos2Φk;

δik=cissin2Φk+ciccos2Φk;其中,δuk是纬度幅角改正项、δrk是径向改正项、δik是轨道倾角改正项、cus是升交点角距正弦调和校正振幅、crs是轨道倾角正弦调和校正振幅、cis是轨道倾角正弦调和校正振幅、cuc是升交点角距余弦调和校正振幅、crc是轨道倾角余弦调和校正振幅、cic是轨道倾角余弦调和校正振幅;

计算校正后的真近点角uk、向径rk和轨道倾角ik:uk=Φk+δuk;

rk=A(1-ecosEk)+δrk;

ik=i0+δik+(IDOT)tk;其中i0是toe时的轨道倾角;

计算信号发射时刻卫星在轨道平面的位置(xk′,yk′):计算信号发射时刻的升交点赤经Ωk, 其中, 是地球自转角速度常数, 是轨道升交点赤经对时间的变化率,Ω0是周内时等于0时的轨道升交点赤经;

计算卫星在地心坐标系的坐标(xk,yk,zk):

3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,确定卫星对于观测站可见具体为:通过观测站相对于卫星的仰角与观测站的仰角门限进行对比,观测站相对于卫星的仰角大于观测站的仰角门限则确定该卫星是对于观测站可见的卫星。

4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据两观测站各自所有的可见的卫星确定对于两观测站同时可见的卫星,将所述对于两观测站同时可见的卫星作为两观测站的共视卫星具体包括:依次用对于其中一观测站可见的卫星逐一遍历对于另一观测站可见的卫星;

将对于其中一观测站可见的卫星与对于另一观测站可见的卫星相同的卫星作为两观测站的共视卫星。

5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述针对每颗共视卫星生成相应的GPS共视信号导航电文具体为:针对每颗共视卫星,根据GPS的ICD文件编写相应的GPS共视信号导航电文。

6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述依次对每颗共视卫星的GPS共视卫星导航电文进行扩频调制和载波调制生成GPS共视卫星中频信号具体包括:针对每颗共视卫星生成相应的C/A码表;

计算每颗共视卫星的码NCO频率控制字和载波NCO频率控制字;

依次对每颗共视卫星的GPS共视卫星导航电文进行扩频调制和载波调制生成GPS共视卫星中频信号。

7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述计算每颗共视卫星的码NCO频率控制字具体包括:根据共视卫星的位置和观测站的位置计算出共视卫星与观测站之间的几何距离,并使用钟差进行修正,得到伪距值ρ;

计算每颗共视卫星的码NCO频率控制字的码相位, 码相位中包含整数码相位和小数码相位,取其小数部分 并根据 计算码NCO累加器初始值CodeNcoAc1,其中,N为码NCO频率控制字中相位累加器的位宽;

计算码NCO频率控制字Kbias_code如下式所示: 其中,IFcode表示码中频频率,fclk为系统时钟频率;

在计算出了码NCO频率控制字的基础上,加上码NCO频率控制字修正量得到当前时刻的码NCO频率控制字Kcode,如下式所示:Kcode=Kbias_code+Kdelta_code,其中,Kdelta_code为码NCO频率控制字修正量,其根据下式计算得到:Δρ=ρ-ρ0;

其中,ρ0表示上一个时刻的伪距值,ρ表示当前时刻的伪距,Δρ为伪距变化率,λcode表示C/A码的波长;

更新码NCO累加器初始值CodeNcoAc1得到码NCO累加值CodeNcoAc2,CodeNcoAc2=CodeNcoAc1+Kcode;

所述计算每颗共视卫星的载波NCO频率控制字具体包括:计算载波相位 其中,λ为载波波长,的单位为弧度,ρ为伪距值,该载波相位包含载波整周数和载波小数周,然后对2π进行求余,得到不足2π的载波小数部分 并根据 计算载波NCO累加器初始值CarNcoAc1,其中,N为载波NCO相位累加器的位宽;

假设卫星和卫星导航接收机不存在相对运动,即不存在多普勒效应,则载波NCO频率控制字Kbias的计算公式为: 其中,IF为设定的GPS共视中频信号的载波中心频率,fclk为系统时钟频率,N为NCO中相位累加器的位宽;

实际的载波NCO频率控制字为载波NCO频率控制字与载波NCO频率控制字修正量之和,如下式所示:Kcarr=Kbias+Kdelta,Kdelta是载波NCO频率控制字修正量,其根据下式计算得到:Δρ=ρ-ρ0, 其中,ρ0表示上一个时刻的伪距值,ρ表示当前时刻的伪距,Δρ为伪距变化率,λ表示载波波长;

更新载波NCO累加器初始值CarNcoAc1得到载波NCO累加值CarNcoAc2,CarNcoAc2=CarNcoAc1+Kcarr;

计算当前时刻的本地载波相位θ,

8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述依次对每颗共视卫星的GPS共视卫星导航电文进行扩频调制和载波调制生成GPS共视卫星中频信号具体为:当码NCO累加值CodeNcoAc2≥2N时,得到码NCO频率控制字累加溢出值CodeNcoAc3,CodeNcoAc3=CodeNcoAc2-2N;

将码NCO频率控制字累加溢出值CodeNcoAc3进行累加并查找C/A码表得到对应的C/A码片值;

将C/A码与相应的GPS共视卫星导航电文进行异或相加运算,完成扩频调制;

本地载波相位θ的余弦乘以幅度模拟生成本地载波;

GPS共视卫星导航电文调制C/A码后的组合码再对本地载波进行BPSK调制,生成每颗共视卫星对应的GPS共视卫星中频信号。

9.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的GPS共视信号模拟生成方法的步骤。

10.一种GPS共视信号模拟器,包括:

一个或多个处理器;

存储器;以及

一个或多个计算机程序,其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中,并且被配置成由所述一个或多个处理器执行,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述的GPS共视信号模拟生成方法的步骤。