[发明专利]基于射频直接采样光纤长距离传输的测距系统及其方法

说明书

一种基于射频直接采样光纤长距离传输的测距系统及其方法，包括天线部分、发射机房和中心机房，天线接收射频信号后将接收到的射频信号经低噪声放大器LNA进行放大，放大后的射频信号由采集预处理单元的A/D采样模块完成对射频信号的直接射频采样，由数字下变频模块将射频信号转换为数字基带信号，由数据组帧模块以设定的数据格式对数字基带信号进行组帧，然后由光模块将数字基带信号转换为光信号，利用光纤远距离传输至中心机房的信号处理终端，信号处理终端首先将光信号恢复为数字基带信号，然后完成对信号的捕获、跟踪、解调解扩的处理得到用户的伪距时延值。本发明利用射频直接采样和光纤拉远减少下变频时延、电缆时延，增加测距精度。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，特别是卫星导航系统地面段一种基于射频直接采样光纤长距离传输的测距系统及其方法。

背景技术

卫星导航系统主要由三个独立部分组成：空间段、地面段以及用户段，地面段接收来自空间段转发的入站信号，通过对入站信号的处理得到伪距时延值，真实的传播时延应该以天线口面作为计量点，而实际的传播时延除了真实的传播时延外还包含接收通道时延和发射通道时延，接收通道时延是指接收机从天线相位中心到A/D转换前的模拟通道时延，即接收零值；发射通道时延是指发射机从D/A转换之后到发射天线相位中心之间的模拟通道时延，也即发射零值，所以数据处理过程中应该尽量减少零值的不稳定性对测距产生的影响。

传统地面中心站中发射接收设备与信号处理部分各收发链路间通过长电缆传输模拟中频信号，然后通过中频采样的方式完成信号的接收和生成的处理，发射接收设备与信号处理部分进行分离是由于发射接收设备对环境要求很高，必须是无遮挡且电磁条件良好的地方，所有设备放在一起增加了设备规模并提高了整个系统对环境的要求。基于模拟中频信号传输的信号接收示意图如图1所示，入站信号经天线接收并通过低噪放放大处理，然后经下变频器将射频信号转换为中频信号，由长电缆传输到信号处理终端，由信号处理终端根据空闲单元轮换的原则选择一路A/D采样模块完成模拟中频信号到数字中频信号的转换，并由信号处理终端的数字下变频模块将数字中频信号转换为数字基带信号，最终由相对应的信号处理模块完成对入站信号的捕获、跟踪以及信息的解调、译码等处理，得到伪距时延值，由接收通道时延的定义可知，传统地面中心站接收通道时延包括天线时延t₁、低噪放时延t₂、下变频器时延t₃以及电缆时延t₄，各设备时延受环境温度、工作信号特性等因素会出现时延不稳定，尤其是电缆时延的不稳定性，最终影响系统测距时延稳定性。传统模式存在的问题：电缆被埋在地沟里，地沟中环境温度不可控以及电缆本身的老化都将造成整个系统时延不稳定；由于电缆的传输损耗较大，不利于远距离传输，一般分离距离只有100米～200米；可扩展性不强，若需增加设备，必须重新布线，增加了基建难度且给后续的维护带来困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于射频直接采样光纤长距离传输的测距方法，减少时延不稳定因素对测距的影响，同时实现发射接收设备和信号处理各类设备的远距离分离，解决传统地面中心站存在的问题。

本发明的技术方案是：

一种基于射频直接采样光纤长距离传输的测距系统，包括天线部分、发射机房和中心机房，所述天线部分包括天线和低噪声放大器LNA，发射机房包括采集预处理单元，所述采集预处理单元包括A/D射频采样模块、数字下变频模块、数字组帧模块和光模块，所述中心机房包括信号处理终端，所述天线接收射频信号后将接收到的射频信号经低噪声放大器LNA进行放大，放大后的射频信号由采集预处理单元的A/D采样模块完成对射频信号的直接射频采样，由数字下变频模块将射频信号转换为数字基带信号，由数据组帧模块以设定的数据格式对数字基带信号进行组帧，然后由光模块将数字基带信号转换为光信号，利用光纤远距离传输(传输距离可达几十公里)至中心机房的信号处理终端，信号处理终端首先将光信号恢复为数字基带信号，然后完成对信号的捕获、跟踪、解调解扩的处理得到用户的伪距时延值。