[发明专利]通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航定位技术领域，具体涉及一种通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置及其方法。

背景技术

卫星导航定位系统是一种由导航卫星、地面站以及定位设备所组成的成套装备系统，它用于完成卫星导航定位任务。现有的卫星导航定位系统需要在太空中部署专用的导航卫星，成本高，且导航卫星一旦发生故障，极易影响用户的使用。此外，在传统的卫星导航定位系统(如GPS、伽利略)中，卫星信号容易受到干扰，微弱的干扰就可能导致地面接收机不能接收信号或进行错误的定位。因此，对卫星导航定位系统的干扰与抗干扰一直是各国研究的重点。由于传统卫星导航定位系统的导航频点采用固定的频率，因此它无法采用可跳变导航频点技术进一步提高抗干扰能力。所谓的可跳变导航频点是指调制相同测距码的载波频率按照预定规律进行离散变化。

为了发展独立、高灵活性、低成本的区域性卫星导航定位系统，中国科学院提出了一种基于通信卫星的卫星导航定位系统，该系统采用同步通信卫星(特别是可以将处于寿命末期的同步通信卫星调控成小倾角倾斜轨道卫星)转发地面生成的导航信号，从而把通信卫星用作导航卫星，为用户提供位置、速度和时间的信息服务，实现卫星导航定位的功能。由于同步通信卫星具有多个转发器，频率资源丰富，可实现频率的跳变，这使得所述的基于通信卫星的卫星导航定位系统实现跳频功能成为可能，进而增强其抗干扰能力。但在现有技术中，尚未实现具有跳频功能的卫星导航定位装置及其方法。

发明内容

本发明的目的在于克服已有卫星导航定位系统无法实现可跳变导航频点的功能，抗干扰能力较低的缺陷，从而提供一种能够通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置及其方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置，包括：位于地面的用于发射带有调制相同测距码的可跳变导航频点的导航信号的导航中心站、用于转发导航信号的导航卫星以及接收终端；其中，

所述接收终端包括天线模块、射频模块和基带信号处理模块；所述的天线模块包括全向天线、低噪声放大器和带通滤波器；所述的射频模块包括混频器、增益放大器、频率合成器和中频放大器；所述的基带信号处理模块包括D/A变换器以及基带；

所述全向天线接收包含可跳变导航频点的导航信号后，该导航信号经所述低噪声放大器放大后传输到所述带通滤波器，由所述带通滤波器对该导航信号做滤波操作，滤波后的导航信号进入所述混频器；所述频率合成器通过基带生成的PN码逻辑控制产生与所述导航中心站发送的导航信号的载波频率相同步的跳变的本振频率；所述增益放大器放大本振频率幅度，在所述的混频器中，滤波后的导航信号频率减去本振频率，得到中频信号；所述中频信号经中频放大器放大后进入D/A变换器变换成数字信号，最后由基带对中频数字信号做解扩、解调，从而实现卫星导航定位。

上述技术方案中，所述全向天线满足以下性能指标：天线波束宽带应≥90°，增益≥27dB，轴比≤3dB，而驻波比≤1.5。

上述技术方案中，所述低噪声放大器以及带通滤波器在同一射频单元上实现，该射频单元的性能指标满足下列条件：增益≥25dB，噪声系数≤1.2dB，输入阻抗匹配为50Ω，隔离度≥25dB。

上述技术方案中，所述D/A变换器与所述基带在DSP芯片和FPGA芯片上实现。

上述技术方案中，所述射频模块的性能指标需满足下列条件：镜像抑制：≥20dBc；噪声系数：≤1.5dB；相位噪声：-75dBc@100Hz，-82dBc@1KHz，-86dBc@10KHz，-96dBc@100KHz；本振泄露：≤70dBm；带外杂散：≤-60dBc；带内杂散：≤-50dBc；跳频速率：≥50次/秒。

本发明还提供了一种应用于所述的通过可跳变导航频点实现卫星导航定位的装置的方法，该方法包括：

步骤1、所述导航中心站根据预定义的跳频图案发送带有调制相同测距码的可跳变导航频点的导航信号；

步骤2、导航卫星接收到带有调制相同测距码的可跳变导航频点的导航信号后，将这一导航信号进行透明转发；

步骤3、接收终端接收到所述导航信号后，将该导航信号做相关接收；

步骤4、根据预定义的跳频图案生成与导航信号的载波频率相同步的跳变的本振频率；

步骤5、由步骤3得到的导航信号与步骤4生成的可跳变的本振频率生成中频信号；

步骤6、对中频信号进行解扩、解调实现卫星的导航定位。