[发明专利]北斗卫星导航信号大规模并行实时传输实现方法和系统

说明书

本发明公开了一种北斗卫星导航信号大规模并行实时传输方法和系统，本发明方法通过构建了大规模并行信号传输支路，将卫星导航电文按结构进行大规模分组，依次送入并行信号传输支路，以复数移位伪随机码发生器获得导航卫星并行传输支路专用子测距码，分别对各支路导航电文扩频，先以不同频率偏移的相同载波调制，再将所有支路载波调制导航信号叠加并添加噪声形成复合卫星导航信号,最后通过单天线发送，接收端以单天线接收方式将收到的导航信号按支路分别去载波、解扩、解调使导航电文由并变串，通过获取导航电文实现北斗卫星导航系统的实时导航定位。本发明可广泛应用于卫星导航系统，也可用于各种测距系统、通信系统、广电系统和控制系统。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及北斗卫星导航信号大规模并行实时传输实现方法和系统。

背景技术

全球四大卫星导航系统包括美国的GPS(Global Positioning System)卫星导航系统、俄罗斯的GLONASS(Global Navigation Satellite System)卫星导航系统、欧盟的Galileo卫星导航系统和中国的北斗(BeiDou)卫星导航系统，它们通过为用户提供导航电文实现导航定位，其中北斗卫星导航系统的导航电文根据速率和结构的不同分为传统的D1和D2导航电文、基于信息类型的数据块格式的B-CNAV1和B-CNAV2导航电文：D1和D2导航电文由超帧、主帧、子帧和字构成，D1导航电文的速率为50bps(bits/per second),内容包含本卫星基本导航信息、全部卫星历书信息、与其它系统时间同步信息，D2导航电文的速率为500bps，内容包含基本导航信息、增强服务信息，B-CNAV1导航电文每帧由3个子帧组成长1800符号位，速率为100sps(symbols/per second)，播发周期18秒，B-CNAV2导航电文每帧长600符号位，速率为200sps，播发周期3秒，其中D1导航电文的超帧为36000比特(bits)，每个超帧由24个主帧或页面组成，每个主帧为1500比特，每个主帧由5个子帧构成，每个子帧为300比特，每个子帧由10个字构成，每个字为30比特，每个字由导航电文数据和校验码组成，D2导航电文的超帧为180000比特，每个超帧由120个主帧或页面组成，每个主帧为1500比特，每个主帧由5个子帧构成，每个子帧为300比特，每个子帧由10个字构成，每个字为30比特，每个字由导航电文数据和校验码组成。传输D1导航电文的每个超帧需要12分钟，传输D2导航电文的每个超帧需要6分钟。

上述各卫星导航系统的几十颗导航卫星通过分别使用线性法由二进制移位伪随机码发生器产生的互不相关的Gold码、Weil码或其分层码实现的测距码扩频各自的导航电文，通过偏移载波调制或相同的载波调制，再由同一导航频点发射导航信号，这些载波调制的导航信号在用户端接收并相互叠加，由于各颗导航卫星的测距码互不相关，其导航信号之间不会互相干扰，用户通过截取导航信号使用多普勒频移法去载波再用各导航卫星测距码由相关处理分别获取各颗导航卫星的导航电文，用户通过使用至少四颗导航卫星的导航电文就可以进行导航定位。用户的导航定位时间包括导航电文接收时间和导航信号处理时间，由于后者时间相对固定，因此导航电文接收时间直接决定了用户的导航定位时间。目前卫星导航系统使用的是40年前的第二代导航信号实现技术通过扩频以单路串行方式传输导航电文，用户需要花费3秒～12分钟时间接收卫星导航电文，这种非实时性导航电文传输技术严重地影响到用户的定位效率。此外，为充分利用有限频谱资源，当前卫星导航系统采用二进制偏移载波BOC(Binary Offset Carrier)和其它各种偏移载波调制传输不同导航信号，导航信号产生和接收处理过程复杂，且由于采用单路串行传输方式导航电文传输时间长，其导航定位效率同样不高。