本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)及基帶仿真信號(hào)生成方法。

背景技術(shù)：

全球定位系統(tǒng)GPS的第三代民用信號(hào)GPS-L5可以應(yīng)用于生命安全傳輸?shù)葘?duì)信號(hào)精準(zhǔn)度要求極高的領(lǐng)域。GPS-L5的中心頻率為1176MHz，該波段可以供航空安全服務(wù)使用；GPS-L5信號(hào)有更高的功率、更大的帶寬和更先進(jìn)的信號(hào)設(shè)計(jì)。因而，未來(lái)航行器的通信信號(hào)采用L1載波上的C/A碼信號(hào)和GPS-L5信號(hào)結(jié)合使用以提高通信信號(hào)精度和性能。另外，除了更加安全和精確的優(yōu)點(diǎn)之外，該GPS-L5信號(hào)還可以提高航空、鐵路、水路和高速公路的吞吐率和燃料利用率。

目前，為了保證上述GPS-L5信號(hào)等GNSS衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)的性能，在該接收機(jī)的研發(fā)階段，通常需要處在研發(fā)狀態(tài)的接收機(jī)接收真實(shí)的GPS-L5信號(hào)，以獲得該接收機(jī)的測(cè)試數(shù)據(jù)；研發(fā)人員根據(jù)該測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)該接收機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)和改進(jìn)。然而，對(duì)于特定條件下(比如高動(dòng)態(tài)，復(fù)雜軌跡等條件)真實(shí)的GPS-L5信號(hào)獲取需要較高的經(jīng)濟(jì)和時(shí)間成本，且信號(hào)的獲取不便捷，導(dǎo)致接收機(jī)的生產(chǎn)需要較高的試驗(yàn)成本和研發(fā)投入。

針對(duì)上述GPS-L5信號(hào)的獲取便捷性較差且成本較高的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)及基帶仿真信號(hào)生成方法，可以較為便捷地獲取衛(wèi)星信號(hào)的基帶仿真信號(hào)，且仿真信號(hào)準(zhǔn)確，進(jìn)而降低了特定應(yīng)用環(huán)境下的衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)的研發(fā)成本。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)，包括：控制主機(jī)、與控制主機(jī)分別連接的載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊，以及依次連接的擴(kuò)頻調(diào)制模塊、濾波模塊和混頻模塊；擴(kuò)頻調(diào)制模塊分別與碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊連接；濾波模塊還與碼和濾波器系數(shù)生成模塊連接；混頻模塊還與載波生成模塊連接；碼和濾波器系數(shù)生成模塊還與電文移位控制模塊連接；電文移位控制模塊還與Neuman-Hofman碼生成模塊連接；控制主機(jī)用于分別向載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊發(fā)送仿真數(shù)據(jù)和控制命令；其中，仿真數(shù)據(jù)是衛(wèi)星定位信號(hào)的仿真數(shù)據(jù)；載波生成模塊用于根據(jù)控制命令，對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行載波計(jì)算，得到載波數(shù)據(jù)，并將載波數(shù)據(jù)輸出至混頻模塊；其中，載波數(shù)據(jù)包括載波的正弦值和余弦值；碼和濾波器系數(shù)生成模塊用于根據(jù)控制命令，對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼計(jì)算，得到偽碼、濾波器系數(shù)和碼周期進(jìn)位信號(hào)；其中，偽碼輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊；濾波器系數(shù)輸出至濾波模塊；碼周期進(jìn)位信號(hào)輸出至電文移位控制模塊；電文移位控制模塊用于在碼周期進(jìn)位信號(hào)的控制下輸出仿真數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電文內(nèi)容至擴(kuò)頻調(diào)制模塊；并輸出電文內(nèi)容的電文進(jìn)位標(biāo)志至Neuman-Hofman碼生成模塊；Neuman-Hofman碼生成模塊用于從控制命令中提取生成Neuman-Hofman碼的初始值，并根據(jù)電文進(jìn)位標(biāo)志實(shí)時(shí)更新初始值，將更新后的初始值依次輸出得到Neuman-Hofman碼；將Neuman-Hofman碼輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊；擴(kuò)頻調(diào)制模塊用于根據(jù)電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼計(jì)算生成擴(kuò)頻數(shù)據(jù)；并將擴(kuò)頻數(shù)據(jù)輸出至濾波模塊；濾波模塊用于根據(jù)濾波器系數(shù)對(duì)擴(kuò)頻數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，生成濾波信號(hào)；并將濾波信號(hào)發(fā)送至混頻模塊；混頻模塊用于對(duì)載波數(shù)據(jù)和濾波信號(hào)進(jìn)行混頻計(jì)算，得到基帶仿真信號(hào)，并輸出基帶仿真信號(hào)。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，上述系統(tǒng)還包括接口模塊；接口模塊設(shè)置于控制主機(jī)與載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊之間，用于將控制主機(jī)發(fā)送的仿真數(shù)據(jù)和控制命令進(jìn)行分類和篩選，將分類和篩選后的各路仿真數(shù)據(jù)和控制命令分別對(duì)應(yīng)發(fā)送至載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，上述系統(tǒng)還包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列ZYNQ芯片，ZYNQ芯片與控制主機(jī)連接；ZYNQ芯片包括載波生成模塊和碼和濾波器系數(shù)生成模塊；ZYNQ芯片用于存儲(chǔ)正余弦查找表，并通過(guò)載波生成模塊生成載波數(shù)據(jù)；ZYNQ芯片還用于存儲(chǔ)通過(guò)碼和濾波器系數(shù)生成模塊生成的偽碼和濾波器系數(shù)。

結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，上述載波生成模塊包括：接收單元，用于接收控制主機(jī)發(fā)送的仿真數(shù)據(jù)，其中，仿真數(shù)據(jù)包括載波相位、載波相位變化率、載波相位二階變化率和載波相位三階變化率；；計(jì)算單元，用于根據(jù)載波相位、載波相位變化率、載波相位二階變化率和載波相位三階變化率數(shù)據(jù)進(jìn)行載波計(jì)算，得到數(shù)字控制振蕩器的工作參數(shù)；載波數(shù)據(jù)生成單元，用于通過(guò)數(shù)字控制振蕩器根據(jù)工作參數(shù)和正余弦查找表，生成載波數(shù)據(jù)；輸出單元，用于將載波數(shù)據(jù)輸出至混頻模塊。

結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，上述碼和濾波器系數(shù)生成模塊包括：接收單元，用于接收控制主機(jī)發(fā)送的偽距數(shù)據(jù)、偽距速度數(shù)據(jù)、偽距加速度數(shù)據(jù)和偽距加加速度數(shù)據(jù)；工作參數(shù)計(jì)算單元，用于根據(jù)偽距、偽距速度、偽距加速度、偽距加加速度計(jì)算獲得濾波器的工作參數(shù)；濾波器地址計(jì)算單元，用于根據(jù)工作參數(shù)進(jìn)行計(jì)算、查找，得到偽碼、濾波器系數(shù)和碼周期進(jìn)位信號(hào)；輸出單元，用于將偽碼輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊、碼周期進(jìn)位信號(hào)輸出至電文移位控制模塊；將濾波器系數(shù)輸出至濾波模塊。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，其中，上述控制主機(jī)包括仿真單元和控制單元；仿真單元用于分別向載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊發(fā)送仿真數(shù)據(jù)；控制單元用于分別向載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊發(fā)送控制命令。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第六種可能的實(shí)施方式，其中，上述電文移位控制模塊包括：接收單元，用于接收控制主機(jī)發(fā)送的仿真數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電文內(nèi)容和碼和濾波器系數(shù)生成模塊發(fā)送的碼周期進(jìn)位信號(hào)；控制單元，用于根據(jù)碼周期進(jìn)位信號(hào)對(duì)電文內(nèi)容進(jìn)行移位控制；輸出單元，用于將移位控制后的電文內(nèi)容輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊；并將電文內(nèi)容的電文進(jìn)位標(biāo)志輸出至Neuman-Hofman碼生成模塊。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第七種可能的實(shí)施方式，其中，上述Neuman-Hofman碼生成模塊包括：提取接收單元，用于從控制命令中提取生成Neuman-Hofman碼的初始值；并接收電文移位控制模塊輸出的電文進(jìn)位標(biāo)志；Neuman-Hofman碼生成單元，用于根據(jù)電文進(jìn)位標(biāo)志更新初始值；并將更新后的初始值依次輸出得到Neuman-Hofman碼；輸出單元，用于將Neuman-Hofman碼輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第八種可能的實(shí)施方式，其中，上述擴(kuò)頻調(diào)制模塊包括：接收單元，用于接收電文移位控制模塊發(fā)送的電文內(nèi)容、碼和濾波器系數(shù)生成模塊發(fā)送的偽碼和Neuman-Hofman碼生成模塊發(fā)送的Neuman-Hofman碼；操作單元，用于對(duì)電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼進(jìn)行異或操作；擴(kuò)頻單元，用于對(duì)異或操作后的電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼進(jìn)行擴(kuò)頻，生成擴(kuò)頻數(shù)據(jù)；輸出單元，用于將擴(kuò)頻數(shù)據(jù)輸出至濾波模塊。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種應(yīng)用上述系統(tǒng)的基帶仿真信號(hào)生成方法，包括：控制主機(jī)分別向載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊發(fā)送仿真數(shù)據(jù)和控制命令；其中，仿真數(shù)據(jù)是衛(wèi)星定位信號(hào)的仿真數(shù)據(jù)；載波生成模塊根據(jù)控制命令，對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行載波計(jì)算，得到載波數(shù)據(jù)，并將載波數(shù)據(jù)輸出至混頻模塊；其中，載波數(shù)據(jù)包括載波的正弦值和余弦值；碼和濾波器系數(shù)生成模塊根據(jù)控制命令，對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼計(jì)算，得到偽碼、濾波器系數(shù)和碼周期進(jìn)位信號(hào)；其中，偽碼輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊；濾波器系數(shù)輸出至濾波模塊；碼周期進(jìn)位信號(hào)輸出至電文移位控制模塊；電文移位控制模塊在碼周期進(jìn)位信號(hào)的控制下輸出仿真數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電文內(nèi)容至擴(kuò)頻調(diào)制模塊；并輸出電文內(nèi)容的電文進(jìn)位標(biāo)志至Neuman-Hofman碼生成模塊；Neuman-Hofman碼生成模塊用于從控制命令中提取生成Neuman-Hofman碼的初始值，并根據(jù)電文進(jìn)位標(biāo)志實(shí)時(shí)更新初始值，將更新后的初始值依次輸出得到Neuman-Hofman碼；將Neuman-Hofman碼輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊；擴(kuò)頻調(diào)制模塊用于根據(jù)電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼計(jì)算生成擴(kuò)頻數(shù)據(jù)；并將擴(kuò)頻數(shù)據(jù)輸出至濾波模塊；濾波模塊用于對(duì)擴(kuò)頻數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，生成濾波信號(hào)；并將濾波信號(hào)發(fā)送至混頻模塊；混頻模塊用于對(duì)載波數(shù)據(jù)和濾波信號(hào)進(jìn)行混頻計(jì)算，得到基帶仿真信號(hào)，并輸出基帶仿真信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)及基帶仿真信號(hào)生成方法，通過(guò)控制主機(jī)向載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊分別發(fā)送仿真數(shù)據(jù)和控制命令，通過(guò)上述碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊分別進(jìn)行控制、編碼和計(jì)算處理，輸出電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼；通過(guò)擴(kuò)頻調(diào)制模塊、濾波模塊以及混頻模塊對(duì)上述電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼數(shù)據(jù)分別進(jìn)行擴(kuò)頻、濾波和混頻處理，生成并輸出基帶仿真信號(hào)；上述方式可以較為便捷地獲取衛(wèi)星信號(hào)的基帶仿真信號(hào)，且仿真信號(hào)準(zhǔn)確，進(jìn)而降低了特定應(yīng)用環(huán)境下衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)的研發(fā)成本。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供一種應(yīng)用上述衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)的基帶仿真信號(hào)生成方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

考慮到現(xiàn)有特定條件下的GPS-L5信號(hào)的獲取便捷性較差且成本較高的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)及基帶仿真信號(hào)生成方法；該技術(shù)可以應(yīng)用于GPS-L5信號(hào)的基帶仿真信號(hào)的生成；還可以應(yīng)用于其他衛(wèi)星信號(hào)的基帶仿真信號(hào)的生成；該技術(shù)可以采用相關(guān)的軟件和硬件實(shí)現(xiàn)，下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行描述。

實(shí)施例1

參見圖1所示的一種衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括控制主機(jī)100、與該控制主機(jī)100分別連接的載波生成模塊102、碼和濾波器系數(shù)生成模塊104、電文移位控制模塊106和Neuman-Hofman碼生成模塊108，以及依次連接的擴(kuò)頻調(diào)制模塊110、濾波模塊112和混頻模塊114；該擴(kuò)頻調(diào)制模塊110分別與碼和濾波器系數(shù)生成模塊104、電文移位控制模塊106和Neuman-Hofman碼生成模塊108連接；濾波模塊112還與碼和濾波器系數(shù)生成模塊104連接；混頻模塊114還與載波生成模塊102連接；碼和濾波器系數(shù)生成模塊104還與電文移位控制模塊106連接；電文移位控制模塊還與Neuman-Hofman碼生成模塊連接；

上述控制主機(jī)100用于分別向載波生成模塊102、碼和濾波器系數(shù)生成模塊104、電文移位控制模塊106和Neuman-Hofman碼生成模塊108發(fā)送仿真數(shù)據(jù)和控制命令；其中，該仿真數(shù)據(jù)是衛(wèi)星定位信號(hào)的仿真數(shù)據(jù)；

上述載波生成模塊102用于根據(jù)控制命令，對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行載波計(jì)算，得到載波數(shù)據(jù)，并將載波數(shù)據(jù)輸出至混頻模塊114；其中，該載波數(shù)據(jù)包括載波的正弦值和余弦值；

上述碼和濾波器系數(shù)生成模塊104用于根據(jù)控制命令，對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼計(jì)算，得到偽碼、濾波器系數(shù)和碼周期進(jìn)位信號(hào)；其中，該偽碼輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊110；該濾波器系數(shù)輸出至濾波模塊112；該碼周期進(jìn)位信號(hào)輸出至電文移位控制模塊106；

上述電文移位控制模塊106用于在碼周期進(jìn)位信號(hào)的控制下輸出仿真數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電文內(nèi)容至擴(kuò)頻調(diào)制模塊110；并輸出電文內(nèi)容的電文進(jìn)位標(biāo)志至Neuman-Hofman碼生成模塊108；

上述Neuman-Hofman碼生成模塊108用于從控制命令中提取生成Neuman-Hofman碼的初始值，并根據(jù)電文進(jìn)位標(biāo)志實(shí)時(shí)更新初始值，將更新后的初始值依次輸出得到Neuman-Hofman碼；將Neuman-Hofman碼輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊110；

上述擴(kuò)頻調(diào)制模塊110用于根據(jù)電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼計(jì)算生成擴(kuò)頻數(shù)據(jù)；并將擴(kuò)頻數(shù)據(jù)輸出至濾波模塊112；

上述濾波模塊112用于根據(jù)濾波器系數(shù)對(duì)擴(kuò)頻數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，生成濾波信號(hào)；并將濾波信號(hào)發(fā)送至混頻模塊114；

上述混頻模塊114用于對(duì)載波數(shù)據(jù)和濾波信號(hào)進(jìn)行混頻計(jì)算，得到基帶仿真信號(hào)，并輸出基帶仿真信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)，通過(guò)控制主機(jī)向載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊分別發(fā)送仿真數(shù)據(jù)和控制命令，通過(guò)上述碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊分別進(jìn)行控制、編碼和計(jì)算處理，輸出電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼；通過(guò)擴(kuò)頻調(diào)制模塊、濾波模塊以及混頻模塊對(duì)上述電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼數(shù)據(jù)分別進(jìn)行擴(kuò)頻、濾波和混頻處理，生成并輸出基帶仿真信號(hào)；上述方式可以較為便捷地獲取衛(wèi)星信號(hào)的基帶仿真信號(hào)，且仿真信號(hào)準(zhǔn)確，進(jìn)而降低了特定應(yīng)用環(huán)境下衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)的研發(fā)成本。

實(shí)施例2

為了更詳細(xì)地說(shuō)明上述實(shí)施例1中提供的一種衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)，參見圖2所示的一種衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)示意圖；在圖1所示系統(tǒng)示意圖的基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)還包括接口模塊200；該接口模塊200設(shè)置于控制主機(jī)與載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊之間，用于將控制主機(jī)發(fā)送的仿真數(shù)據(jù)和控制命令進(jìn)行分類和篩選，將分類和篩選后的各路仿真數(shù)據(jù)和控制命令分別對(duì)應(yīng)發(fā)送至載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊；即，該接口模塊可以提供控制主機(jī)與其他模塊之間的接口。

考慮到該系統(tǒng)中數(shù)據(jù)計(jì)算的實(shí)時(shí)性，上述系統(tǒng)還包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列ZYNQ芯片，該ZYNQ芯片與控制主機(jī)連接，該ZYNQ芯片包括載波生成模塊和碼和濾波器系數(shù)生成模塊；ZYNQ芯片用于存儲(chǔ)正余弦查找表，并通過(guò)載波生成模塊生成載波數(shù)據(jù)；ZYNQ芯片還用于存儲(chǔ)通過(guò)碼和濾波器系數(shù)生成模塊生成的偽碼和濾波器系數(shù)；上述ZYNQ芯片內(nèi)部的流水線操作方式處理信號(hào)效率較高；與傳統(tǒng)FPGA芯片相比，ZYNQ芯片內(nèi)部集成雙核ARM，相對(duì)于DSP(或者ARM)和FPGA協(xié)同工作的方式，ZYNQ芯片更加節(jié)約電路板面積，且功耗更低；上述系統(tǒng)通過(guò)采用ZYNQ芯片可以提高系統(tǒng)生成信號(hào)的效率。

為了獲取載波數(shù)據(jù)，上述載波生成模塊包括如下部分：(1)接收單元，用于接收控制主機(jī)發(fā)送的仿真數(shù)據(jù)，其中，仿真數(shù)據(jù)包括載波相位、載波相位變化率、載波相位二階變化率和載波相位三階變化率；(2)計(jì)算單元，用于根據(jù)載波相位、載波相位變化率、載波相位二階變化率和載波相位三階變化率數(shù)據(jù)進(jìn)行載波計(jì)算，得到數(shù)字控制振蕩器的工作參數(shù)；(3)載波數(shù)據(jù)生成單元，用于通過(guò)數(shù)字控制振蕩器根據(jù)工作參數(shù)和ZYNQ芯片中存儲(chǔ)的正余弦查找表，生成載波數(shù)據(jù)(圖2中，示出了載波數(shù)據(jù)中的正弦值和余弦值)；(4)輸出單元，用于將載波數(shù)據(jù)輸出至混頻模塊。具體地，上述載波生成模塊可以根據(jù)接口模塊送過(guò)來(lái)的載波相位、載波相位變化率、載波相位二階變化率和載波相位三階變化率算出載波數(shù)字控制振蕩器NCO的累加字和初始相位。載波NCO根據(jù)累加字和初始相位每個(gè)時(shí)鐘周期進(jìn)行累加，在ZYNQ的ROM中存儲(chǔ)正余弦查找表,然后根據(jù)載波NCO的累加結(jié)果得到正余弦查找表的索引地址，根據(jù)索引值我們可以得到載波的幅度值。通過(guò)上述載波生成模塊可以輸出載波數(shù)據(jù)，該載波數(shù)據(jù)可以用于混頻模塊的混頻處理。

為了獲取偽碼和其他相關(guān)數(shù)據(jù)，上述碼和濾波器系數(shù)生成模塊包括如下部分：(1)接收單元，用于接收控制主機(jī)發(fā)送的偽距數(shù)據(jù)、偽距速度數(shù)據(jù)、偽距加速度數(shù)據(jù)和偽距加加速度數(shù)據(jù)；(2)工作參數(shù)計(jì)算單元，用于根據(jù)偽距、偽距速度、偽距加速度、偽距加加速度計(jì)算獲得濾波器的工作參數(shù)；(3)濾波器地址計(jì)算單元，用于根據(jù)工作參數(shù)進(jìn)行計(jì)算、查找，得到偽碼、濾波器系數(shù)和碼周期進(jìn)位信號(hào)；(4)輸出單元，用于將偽碼輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊、碼周期進(jìn)位信號(hào)輸出至電文移位控制模塊；將濾波器系數(shù)輸出至濾波模塊。具體地，上述碼和濾波器系數(shù)生成模塊根據(jù)GPS ICD文件對(duì)碼生成的描述，生成I\Q兩路偽碼存儲(chǔ)在硬件ZYNQ的ROM中，將通過(guò)matlab軟件設(shè)計(jì)好的延遲濾波器系數(shù)也存儲(chǔ)在ZYNQ的ROM中。根據(jù)接口模塊送過(guò)來(lái)的偽距、偽距加速度、偽距加速度和偽距加加速度計(jì)算出濾波器的累加字和初始值。濾波器地址計(jì)算模塊根據(jù)累加字和初始地址每個(gè)時(shí)鐘進(jìn)行累加，根據(jù)累加結(jié)果得到濾波器系數(shù)的索引地址和偽碼的索引地址，根據(jù)索引值可以得到濾波器的系數(shù)和碼表的IQ兩路的偽碼，并同時(shí)給電文移位模塊輸出碼周期進(jìn)位信號(hào)。通過(guò)上述碼和濾波器系數(shù)生成模塊可以獲取偽碼、濾波器系數(shù)和碼周期進(jìn)位信號(hào)等數(shù)據(jù)，用于系統(tǒng)進(jìn)行再處理進(jìn)而生成基帶仿真信號(hào)。

為了方便實(shí)施，上述控制主機(jī)包括仿真單元和控制單元；該仿真單元用于分別向載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊發(fā)送仿真數(shù)據(jù)；該控制單元用于分別向載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊發(fā)送控制命令。具體地，上述控制主機(jī)運(yùn)行數(shù)學(xué)仿真軟件和控制軟件，數(shù)學(xué)仿真軟件具有GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全星座仿真功能，可仿真空間環(huán)境參數(shù)、相對(duì)論效應(yīng)對(duì)用戶觀測(cè)量的影響，能夠仿真載體旋轉(zhuǎn)帶來(lái)的信號(hào)多普勒、載波相位和信號(hào)功率強(qiáng)度的變化?？刂栖浖刂品抡嫦到y(tǒng)的整個(gè)仿真系統(tǒng)的工作流程。通過(guò)上述主機(jī)的仿真單元和控制單元可以分別向后續(xù)相關(guān)處理模塊發(fā)送相應(yīng)的仿真數(shù)據(jù)和控制指令，以使系統(tǒng)生成準(zhǔn)確的基帶仿真信號(hào)。

考慮到上述控制主機(jī)發(fā)送的電文內(nèi)容需要在相關(guān)控制下進(jìn)行輸出，上述電文移位控制模塊包括如下部分：(1)接收單元，用于接收控制主機(jī)發(fā)送的仿真數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電文內(nèi)容和碼和濾波器系數(shù)生成模塊發(fā)送的碼周期進(jìn)位信號(hào)；(2)控制單元，用于根據(jù)碼周期進(jìn)位信號(hào)對(duì)電文內(nèi)容進(jìn)行移位控制；(3)輸出單元，用于將移位控制后的電文內(nèi)容輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊；并將電文內(nèi)容的電文進(jìn)位標(biāo)志輸出至Neuman-Hofman碼生成模塊。具體地，控制主機(jī)中的數(shù)學(xué)仿真軟件已經(jīng)根據(jù)ICD文件對(duì)電文生成的定義生成好了電文內(nèi)容,并通過(guò)接口模塊發(fā)送下來(lái)。電文移位控制模塊根據(jù)碼生成模塊的碼片周期進(jìn)位信號(hào)來(lái)進(jìn)行電文的移位控制，最后輸出I/Q數(shù)據(jù)通道共二路電文。通過(guò)上述電文移位控制模塊可以使電文內(nèi)容在移位控制下輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊。

為了便于實(shí)現(xiàn)，上述Neuman-Hofman碼生成模塊包括如下部分：(1)提取接收單元，用于從控制命令中提取生成Neuman-Hofman碼的初始值；并接收電文移位控制模塊輸出的電文進(jìn)位標(biāo)志；(2)Neuman-Hofman碼生成單元，用于根據(jù)電文進(jìn)位標(biāo)志更新初始值；并將更新后的初始值依次輸出得到Neuman-Hofman碼；(3)輸出單元，用于將Neuman-Hofman碼輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊。具體地，上述系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)控制接口過(guò)傳送的仿真時(shí)間得到Neuman-Hofman碼的初始值，程序運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)電文移位控制模塊產(chǎn)生的電文進(jìn)位標(biāo)志來(lái)不斷更新Neuman-Hofman的值，輸出當(dāng)前值供后續(xù)調(diào)制模塊使用。通過(guò)上述Neuman-Hofman碼生成模塊可以獲得Neuman-Hofman碼，并輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊。

進(jìn)一步，本發(fā)明實(shí)施例在實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)，上述擴(kuò)頻調(diào)制模塊包括如下部分：(1)接收單元，用于接收電文移位控制模塊發(fā)送的電文內(nèi)容、碼和濾波器系數(shù)生成模塊發(fā)送的偽碼和Neuman-Hofman碼生成模塊發(fā)送的Neuman-Hofman碼；(2)操作單元，用于對(duì)電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼進(jìn)行異或操作；(3)擴(kuò)頻單元，用于對(duì)異或操作后的電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼進(jìn)行擴(kuò)頻，生成擴(kuò)頻數(shù)據(jù)；(4)輸出單元，用于將擴(kuò)頻數(shù)據(jù)輸出至濾波模塊(該擴(kuò)頻數(shù)據(jù)包括相互正交的I路和Q路信號(hào)，均輸出至濾波模塊)。具體地，上述擴(kuò)頻調(diào)制模塊根據(jù)電文移位控制模塊送過(guò)來(lái)的電文、碼生成模塊送過(guò)來(lái)的偽碼和Neuman-Hofman碼生成模塊送過(guò)來(lái)的Neuman-Hofman碼，對(duì)它們進(jìn)行異或操作，最后輸出擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)。通過(guò)上述擴(kuò)頻調(diào)制模塊可以對(duì)上述電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼進(jìn)行異或和擴(kuò)頻處理。

上述濾波模塊用于根據(jù)濾波器系數(shù)對(duì)擴(kuò)頻數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，生成濾波信號(hào)(該濾波信號(hào)包括相互正交的I路和Q路信號(hào)，包括I路量化值信號(hào)和Q路量化值信號(hào)，均輸出至混頻模塊)；并將濾波信號(hào)發(fā)送至混頻模塊114；具體地，擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)FIR濾波生成濾波后的信號(hào)。

上述混頻模塊用于對(duì)載波數(shù)據(jù)和濾波信號(hào)進(jìn)行混頻計(jì)算，得到基帶仿真信號(hào)(該基帶仿真信號(hào)包括相互正交的I路和Q路信號(hào))，并輸出基帶仿真信號(hào)。具體地，混頻模塊根據(jù)載波生成模塊輸出的正余弦值和濾波模塊濾波后的量化值(I路和Q路)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作，最后輸出基帶數(shù)據(jù)(I路和Q路)。

實(shí)施例3

對(duì)應(yīng)于上述實(shí)施例1和實(shí)施例2，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種應(yīng)用上述衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)的基帶仿真信號(hào)生成方法；全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS衛(wèi)星信號(hào)仿真是以衛(wèi)星導(dǎo)航用戶機(jī)為視角，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和高性能硬件處理平臺(tái)實(shí)時(shí)模擬播發(fā)GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)；該方式可以模擬多種環(huán)境條件下的信號(hào)，且可重復(fù)播放，可在實(shí)驗(yàn)室中直接生成高性能GNSS接收機(jī)研發(fā)和測(cè)試所需的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，極大降低了試驗(yàn)成本和研發(fā)投入。具體地，在GNSS衛(wèi)星信號(hào)中，GPS L5信號(hào)采用QPSK調(diào)制方式，偽碼速率10.23MHz，它與Galileo信號(hào)相似，由同向的數(shù)據(jù)支路和正交的導(dǎo)頻支路組成。因?yàn)長(zhǎng)5偽碼速率較高，因此更優(yōu)質(zhì)的測(cè)距性能進(jìn)而提高定位精度，同時(shí)與Galileo E5a信號(hào)共用一頻段，保留未來(lái)與Galileo E5a信號(hào)良好的互操作性；因此上述方法可以應(yīng)用于GPS L5信號(hào)的基帶仿真信號(hào)的生成；該方法可以在硬件ZYNQ中用載波NCO模擬器高動(dòng)態(tài)載波多普勒，用延遲濾波器模擬高精度偽碼相位控制。

上述GPS L5信號(hào)由兩個(gè)彼此相位正交的載波部分組成，每個(gè)載波部分使用BPSK方式調(diào)制一串獨(dú)立的比特序列。I5-偽碼序列、電文和同步序列模2和得到I路的比特序列，Q5-偽碼序列和同步序列模2和后得到Q路的比特序列，Q路不調(diào)制任何電文信息。

參見圖3所示的一種應(yīng)用上述衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)的基帶仿真信號(hào)生成方法的流程圖，該方法包括如下步驟：

步驟S302，控制主機(jī)分別向載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊發(fā)送仿真數(shù)據(jù)和控制命令；其中，仿真數(shù)據(jù)是衛(wèi)星定位信號(hào)的仿真數(shù)據(jù)；

步驟S304，載波生成模塊根據(jù)控制命令，對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行載波計(jì)算，得到載波數(shù)據(jù)，并將載波數(shù)據(jù)輸出至混頻模塊；其中，載波數(shù)據(jù)包括載波的正弦值和余弦值；

步驟S306，碼和濾波器系數(shù)生成模塊根據(jù)控制命令，對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼計(jì)算，得到偽碼、濾波器系數(shù)和碼周期進(jìn)位信號(hào)；其中，偽碼輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊；濾波器系數(shù)輸出至濾波模塊；碼周期進(jìn)位信號(hào)輸出至電文移位控制模塊；

步驟S308，電文移位控制模塊在碼周期進(jìn)位信號(hào)的控制下輸出仿真數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電文內(nèi)容至擴(kuò)頻調(diào)制模塊；并輸出電文內(nèi)容的電文進(jìn)位標(biāo)志至Neuman-Hofman碼生成模塊；

步驟S310，Neuman-Hofman碼生成模塊用于從控制命令中提取生成Neuman-Hofman碼的初始值，并根據(jù)電文進(jìn)位標(biāo)志實(shí)時(shí)更新初始值，將更新后的初始值依次輸出得到Neuman-Hofman碼；將Neuman-Hofman碼輸出至擴(kuò)頻調(diào)制模塊；

步驟S312，擴(kuò)頻調(diào)制模塊用于根據(jù)電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼計(jì)算生成擴(kuò)頻數(shù)據(jù)；并將擴(kuò)頻數(shù)據(jù)輸出至濾波模塊；

步驟S314，濾波模塊用于對(duì)擴(kuò)頻數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，生成濾波信號(hào)；并將濾波信號(hào)發(fā)送至混頻模塊；

步驟S316，混頻模塊用于對(duì)載波數(shù)據(jù)和濾波信號(hào)進(jìn)行混頻計(jì)算，得到基帶仿真信號(hào)，并輸出基帶仿真信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種應(yīng)用上述衛(wèi)星定位信號(hào)的基帶仿真系統(tǒng)的基帶仿真信號(hào)生成方法，通過(guò)控制主機(jī)向載波生成模塊、碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊分別發(fā)送仿真數(shù)據(jù)和控制命令，通過(guò)上述碼和濾波器系數(shù)生成模塊、電文移位控制模塊和Neuman-Hofman碼生成模塊分別進(jìn)行控制、編碼和計(jì)算處理，輸出電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼；通過(guò)擴(kuò)頻調(diào)制模塊、濾波模塊以及混頻模塊對(duì)上述電文內(nèi)容、偽碼和Neuman-Hofman碼數(shù)據(jù)分別進(jìn)行擴(kuò)頻、濾波和混頻處理，生成并輸出基帶仿真信號(hào)；上述方式可以較為便捷地獲取衛(wèi)星信號(hào)的基帶仿真信號(hào)，且仿真信號(hào)準(zhǔn)確，進(jìn)而降低了特定應(yīng)用環(huán)境下衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)的研發(fā)成本。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。