一種北斗衛(wèi)星信號(hào)的接收系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)的接收系統(tǒng)和方法，特別是涉及一種利用現(xiàn) 有的GPS接收設(shè)備接收北斗衛(wèi)星信號(hào)的接收系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們活動(dòng)空間的擴(kuò)大，對(duì)位置服務(wù)和時(shí)間服務(wù)的需求也越來(lái)越多。目前可提 供位置服務(wù)和時(shí)間服務(wù)的有美國(guó)的全球定位系統(tǒng)GPS (Global Positioning System)、俄羅 斯的格洛納斯系統(tǒng) GLONASS (GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM)、歐洲的 Galileo 導(dǎo)航 衛(wèi)星系統(tǒng)和中國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)；其中比較成熟的是美國(guó)的GPS系統(tǒng)和俄羅斯的GLONASS 系統(tǒng)，中國(guó)的北斗系統(tǒng)目前也初步具備了提供位置服務(wù)和時(shí)間服務(wù)的條件。
[0003] 隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，位置服務(wù)和時(shí)間服務(wù)越來(lái)越重要。無(wú)論是在位置服務(wù) 還是時(shí)間服務(wù)上，美國(guó)的GPS全球定位系統(tǒng)均得到了廣泛放的應(yīng)用。因此，目前大多數(shù)的導(dǎo) 航和授時(shí)設(shè)備采用的均為美國(guó)的GPS全球定位系統(tǒng)，雖然美國(guó)承諾將永遠(yuǎn)無(wú)間斷地提供民 用導(dǎo)航信號(hào)，但是一旦出現(xiàn)緊急情況，美國(guó)區(qū)域停止導(dǎo)航信號(hào)的播發(fā)或者在信號(hào)中加入干 擾，其影響將是極其嚴(yán)重的。屆時(shí)，采用GPS系統(tǒng)作為主要授時(shí)手段的電力系統(tǒng)、金融證券 系統(tǒng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)以及依賴GPS系統(tǒng)位置服務(wù)的各種導(dǎo)航終端，均會(huì)發(fā)生因?yàn)闊o(wú)法獲得 準(zhǔn)確的信號(hào)而工作混亂甚至停止工作，會(huì)給國(guó)家安全帶來(lái)災(zāi)難性的影響。
[0004] 因此，對(duì)于后續(xù)建成的北斗系統(tǒng)如何兼容原有GPS接收機(jī)就成了當(dāng)務(wù)之急的任 務(wù)，全部更換原有GPS設(shè)備成本過(guò)于高昂，且隨著設(shè)備的更換，會(huì)帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)。
[0005] 目前，已有導(dǎo)航芯片公司將GPS、GLONASS甚至北斗導(dǎo)航系統(tǒng)集成進(jìn)一顆芯片內(nèi) 部，完成其GPS、GL0NASS和北斗導(dǎo)航系統(tǒng)之間的兼容。但是，對(duì)于現(xiàn)有的非北斗兼容的GPS 接收設(shè)備如何進(jìn)行升級(jí)以支持北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，仍然未提供可行的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種北斗衛(wèi)星信號(hào)接收系 統(tǒng)和方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中GPS接收設(shè)備無(wú)法兼容接收北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)的問(wèn) 題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種北斗衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)，適用 于GPS接收設(shè)備，包括：北斗衛(wèi)星接收天線、北斗導(dǎo)航定位模塊、PLL時(shí)鐘同步模塊、星歷計(jì) 算模塊、信號(hào)合成模塊和GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器模塊。所述北斗衛(wèi)星接收天線接收北斗衛(wèi)星 信號(hào)；所述北斗導(dǎo)航定位模塊的輸入端與北斗衛(wèi)星接收天線連接，用于解算所述北斗衛(wèi)星 信號(hào)，并輸出導(dǎo)航定位信息和秒脈沖信息；所述PLL時(shí)鐘同步模塊的輸入端與所述北斗導(dǎo) 航定位模塊的輸出端連接，輸出端與所述GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器模塊的輸入端連接，用于為 所述北斗衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)提供同步時(shí)鐘；所述星歷計(jì)算模塊的輸出端與所述GPS衛(wèi)星信 號(hào)發(fā)生器模塊的輸入端連接；用于根據(jù)所述導(dǎo)航定位信息計(jì)算可見(jiàn)GPS衛(wèi)星信號(hào)信息；所 述GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器模塊的輸出端與所述信號(hào)合成模塊的輸入端連接；且所述GPS衛(wèi)星 信號(hào)發(fā)生器模塊包括多個(gè)GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器，所述GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器用于根據(jù)所述可 見(jiàn)GPS衛(wèi)星信號(hào)信息和所述同步時(shí)鐘模擬一個(gè)單個(gè)可見(jiàn)GPS衛(wèi)星的信號(hào)；所述信號(hào)合成模 塊的輸出端與所述GPS接收設(shè)備的輸入端連接；用于將所述GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器模塊模擬 出的多個(gè)所述單個(gè)可見(jiàn)GPS衛(wèi)星的信號(hào)合成為一個(gè)完整的虛擬GPS衛(wèi)星信號(hào)，并發(fā)送給所 述GPS接收設(shè)備；所述GPS接收設(shè)備用于接收所述虛擬GPS衛(wèi)星信號(hào)。
[0008] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)航定位信息滿足NEMA-0183協(xié)議。
[0009] 優(yōu)選地，所述秒脈沖信息為IPPS秒脈沖信號(hào)。
[0010] 優(yōu)選地，所述PLL時(shí)鐘同步模塊根據(jù)所述IPPS秒脈沖信號(hào)提供的所述同步時(shí)鐘為 10.23MHz〇
[0011] 優(yōu)選地，所述星歷計(jì)算模塊內(nèi)置有GPS衛(wèi)星軌道信息和GPS衛(wèi)星的編號(hào)信息；所述 可見(jiàn)GPS衛(wèi)星信號(hào)信息是根據(jù)所述GPS衛(wèi)星軌道信息和所述導(dǎo)航定位信息計(jì)算出的。
[0012] 優(yōu)選地，所述可見(jiàn)GPS衛(wèi)星信號(hào)信息包括：可見(jiàn)GPS衛(wèi)星數(shù)量、可見(jiàn)GPS衛(wèi)星編號(hào)、 每一個(gè)可見(jiàn)GPS衛(wèi)星與所述北斗衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)的相對(duì)距離、每一個(gè)可見(jiàn)GPS衛(wèi)星的導(dǎo) 航電文信息。
[0013] 優(yōu)選地，所述GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器模塊模擬的所述單個(gè)可見(jiàn)GPS衛(wèi)星的信號(hào)的數(shù) 量與所述可見(jiàn)GPS衛(wèi)星數(shù)量一致。
[0014] 優(yōu)選地，所述GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器模塊包括至少4個(gè)GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器。
[0015] 優(yōu)選地，所述GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器模塊包括12個(gè)GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器。
[0016] 本發(fā)明還公開了一種北斗衛(wèi)星信號(hào)接收方法，適用于GPS接收設(shè)備，包括：步驟 一，北斗衛(wèi)星接收天線接收北斗衛(wèi)星信號(hào)，北斗導(dǎo)航定位模塊解算所述北斗衛(wèi)星信號(hào)，并輸 出導(dǎo)航定位信息和秒脈沖信息；步驟二，根據(jù)所述導(dǎo)航定位信息，星歷計(jì)算模塊計(jì)算出可見(jiàn) GPS衛(wèi)星信號(hào)信息；步驟三，GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器模塊根據(jù)所述可見(jiàn)GPS衛(wèi)星信號(hào)信息模擬 多個(gè)單個(gè)可見(jiàn)GPS衛(wèi)星的信號(hào)；步驟四，信號(hào)合成模塊將所述GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器模塊模擬 的多個(gè)所述單個(gè)可見(jiàn)GPS衛(wèi)星信號(hào)合成為一個(gè)完整的虛擬GPS衛(wèi)星信號(hào)；步驟五，所述GPS 接收設(shè)備接收所述信號(hào)合成模塊合成的所述虛擬GPS衛(wèi)星信號(hào)。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟二還包括：PLL時(shí)鐘同步模塊根據(jù)所述秒脈沖信息產(chǎn)生同步時(shí) 鐘。
[0018] 優(yōu)選地，所述同步時(shí)鐘為10. 23MHz。
[0019] 優(yōu)選地，所述可見(jiàn)GPS衛(wèi)星信號(hào)信息包括：可見(jiàn)GPS衛(wèi)星數(shù)量、可見(jiàn)GPS衛(wèi)星編號(hào)、 每一個(gè)可見(jiàn)GPS衛(wèi)星與所述北斗衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)的相對(duì)距離、每一個(gè)可見(jiàn)GPS衛(wèi)星的導(dǎo) 航電文信息。
[0020] 優(yōu)選地，所述GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器模塊模擬的所述單個(gè)可見(jiàn)GPS衛(wèi)星的信號(hào)的數(shù) 量與所述可見(jiàn)GPS衛(wèi)星數(shù)量一致。
[0021] 本發(fā)明的一種北斗衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)和方法，是對(duì)現(xiàn)有的GPS接收設(shè)備的升級(jí)和 改造，最大可能地保留現(xiàn)有的GPS接收設(shè)備。而且，本發(fā)明僅僅通過(guò)將原GPS接收設(shè)備的外 置衛(wèi)星天線替換為本發(fā)明的接收系統(tǒng)，使現(xiàn)有的GPS接收設(shè)備轉(zhuǎn)換為能夠直接接收北斗衛(wèi) 星信號(hào)。如上所述，本發(fā)明是對(duì)現(xiàn)有的GPS接收設(shè)備的升級(jí)和改造，最大可能地保留了現(xiàn)有 的GPS接收設(shè)備，增加了現(xiàn)有GPS接收設(shè)備的兼容性。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種北斗衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖2顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種北斗衛(wèi)星信號(hào)接收方法的流程圖。
[0024] 圖3顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器的單個(gè)可見(jiàn)GPS衛(wèi)星的信號(hào) 模擬示意圖。
[0025] 元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0026] 100 北斗衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)
[0027] 110 北斗衛(wèi)星接收天線
[0028] 120 北斗導(dǎo)航定位模塊
[0029] 130 PLL時(shí)鐘同步模塊
[0030] 140 星歷計(jì)算模塊
[0031] 150 GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器模塊
[0032] 151 GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器
[0033] 160 信號(hào)合成模塊
[0034] 200 GPS接收設(shè)備
[0035] S21 ~S25 步驟
【具體實(shí)施方式】
[0036] 以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施 例中的特征可以相互組合。
[0037] 請(qǐng)參閱圖1至圖3需要說(shuō)明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明 本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù) 目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其 組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0038] 實(shí)施例一
[0039] 本實(shí)施例公開了一種北斗衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)100,北斗衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)100是 對(duì)現(xiàn)有GPS接收設(shè)備200的改進(jìn)，使得GPS接收設(shè)備200兼容接收北斗衛(wèi)星信號(hào)，具體如圖 1所示。北斗衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)100包括北斗衛(wèi)星接收天線110、北斗導(dǎo)航定位模塊120、 PLL(Phase Locked Loop，鎖相環(huán)）時(shí)鐘同步模塊130、星歷計(jì)算模塊140、GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā) 生器模塊150和信號(hào)合成模塊160。GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器模塊150包括多個(gè)GPS衛(wèi)星信號(hào) 發(fā)生器151。
[0040] 北斗導(dǎo)航定位模塊120的輸入端與北斗衛(wèi)星接收天線110的輸出端連接，在本實(shí) 施例中，北斗導(dǎo)航定位模塊120與北斗衛(wèi)星接收天線110通過(guò)SMA(Small A Type，一種微波 高頻連接頭）接頭連接；北斗導(dǎo)航定位模塊120輸出端與PLL時(shí)鐘同步模塊130輸入端和 星歷計(jì)算模塊140的輸入端連接；PLL時(shí)鐘同步模塊130的輸出端分別與GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā) 生器模塊150內(nèi)的多個(gè)GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器151的時(shí)鐘輸入端連接；星歷計(jì)算模塊140的 輸出端分別與GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器模塊150