五位置十通道虚拟卫星生成装置

1.本实用新型属于导航模拟技术领域，具体涉及一种五位置十通道虚拟卫星生成装置。


背景技术：

2.传统室内定位面临gnss信号衰减或缺失等问题，采用常用于室外定位的卫星导航接收机或者智能手机无法进行定位，近年来，各种室内定位技术被提出并应用于相关场景，如rfid、wifi、uwb超宽带、伪卫星等技术，其中rfid、wifi、uwb超宽带定位需重新构建一套定位系统，成本较高，无法实现导航接收机定位，而伪卫星技术受远近效应、多径效应的影响严重，且不适用于隧道内定位。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种五位置十通道虚拟卫星生成装置，从而克服现有技术中的不足。
4.本实用新型的技术方案在于，包括时频和星历同步模块、五个虚拟位置gnss信号生成模块、十通道上变频模块和电源模块；
5.时频和星历同步模块、五个虚拟位置gnss信号生成模块与十通道上变频模块依次连接；
6.电源模块分别与时频和星历同步模块、五个虚拟位置gnss信号生成模块与十通道上变频模块连接并供电。
7.所述时频和星历同步模块负责整个系统时标信号分配和管理，获取utc时间和星历信息后，保证整个装置的时频和星历信息与真实卫星同步。
8.所述五个虚拟位置gnss信号生成模块主要完成五个不同位置模拟中频信号的生成，共需要同时模拟十路中频信号。
9.所述五个虚拟位置gnss信号生成模块主要由依次连接的cpci接口、dsp模块、fpga模块以及dac模块组成；其中cpci接口用于接收同步信号以及时钟信号，dsp模块根据cpci接口下发的数据进行信号参数计算，下发给fpga模块，同时接收fpga模块的上报信息，fpga模块根据信号参数完成动态伪码扩频、动态多普勒调制以及多径信号生成，同时完成电文与动态参数数据缓存与调制，dac模块将fpga模块输出的数字中频信号转换成模拟中频信号输出。
10.所述十通道上变频模块将信号生成单元生成的十路模拟中频信号上变频至导航射频信号，每路中频信号分配一个上变频通道，生成五个不同位置的gnss射频信号，每一个位置的gnss射频信号包括一路可定位的虚拟卫星射频信号和固定伪距的虚拟卫星信号，以及另一路固定伪距的虚拟卫星信号。
11.所述电源模块为整个装置持续供电，将外部输入的220v交流电压转换为直流电压输出。
12.本实用新型具有以下优点：1、与其他模拟gnss信号发生器不同的是，除了输出真实可见卫星模拟信号外，可输出包含固定伪距的虚拟卫星信号用于精确位置修正。2、整体装置具有体积小、通道多的特点，应用于隧道内定位，单个装置就能覆盖2.5公里的隧道长度。3、结合授时接收机、接收天线、漏缆和集成附件，组成室内虚拟卫星定位系统，实现隧道内外的无缝高精度定位，从而可以解决隧道内gnss信号衰减、定位精度低、不兼容导航接收终端的问题。
附图说明
13.图1为本实用新型结构框图。
14.图2为五个虚拟位置gnss信号生成模块的结构框图。
15.图3为本实用新型的应用示意图。
具体实施方式
16.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
17.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
18.下面结合附图1至3来描述本实用新型的实施例，如图1所示，包含时频和星历同步模块1、五个虚拟位置gnss信号生成模块2、十通道上变频模块3和电源模块4；
19.时频和星历同步模块1、五个虚拟位置gnss信号生成模块2与十通道上变频模块3依次连接；
20.电源模块4分别与时频和星历同步模块1、五个虚拟位置gnss信号生成模块2与十通道上变频模块3连接并供电。
21.所述时频和星历同步模块1负责整个系统时标信号分配和管理，获取utc时间和星历信息后，保证整个装置的时频和星历信息与真实卫星同步。
22.所述五个虚拟位置gnss信号生成模块2主要完成五个不同位置模拟中频信号的生成，共需要同时模拟十路中频信号。
23.所述五个虚拟位置gnss信号生成模块2主要由依次连接的cpci接口21、dsp模块22、fpga模块23以及dac模块24组成；其中cpci接口21用于接收（板卡）同步信号以及时钟（时频）信号，dsp模块22根据cpci接口21下发的数据进行信号参数计算，下发给fpga模块23，同时接收fpga模块24的上报信息，fpga模块24根据信号参数完成动态伪码扩频、动态多普勒调制以及多径信号生成，同时完成电文与动态参数数据缓存与调制，dac模块24将fpga模块23输出的数字中频信号转换成模拟中频信号输出。
24.所述十通道上变频模块3将信号生成单元生成的十路模拟中频信号上变频至导航射频信号，每路中频信号分配一个上变频通道，生成五个不同位置的gnss射频信号，每一个位置的gnss射频信号包括一路可定位的虚拟卫星射频信号和固定伪距的虚拟卫星信号，以
及另一路固定伪距的虚拟卫星信号。
25.具体地，所述可定位的虚拟卫星射频信号为对应位置点坐标处当前仿真时刻所有可见卫星信号，所述固定伪距的模拟卫星信号功率相同，卫星号不同，电文里面的健康控制字设为不健康，不参与定位解算。
26.根据本实用新型的一个实施例，所述电源模块4为整个装置持续供电，将外部输入的220v交流电压转换为直流电压输出。
27.根据本实用新型的一个实施例，所述五位置十通道虚拟gnss信号生成装置输出的每一个位置的虚拟卫星射频信号用于隧道内粗略位置解算，两路固定伪距的虚拟卫星信号将用于精确位置修正。
28.图3为本实用新型一个具体实施例的室内虚拟卫星导航定位的原理示意图。系统用于2.5公里隧道内的定位，分成5个区域，每个区域内沿着隧道走向布设5根500米长的漏缆，五位置十通道虚拟gnss信号生成装置的输出信号分别接入漏缆的近端和远端（以虚拟gnss信号生成装置为参考点）。
29.系统中的授时接收机接收室外真实卫星信号，解算出utc时间和真实星历信息后传输给五位置十通道虚拟gnss信号生成装置，五位置十通道虚拟gnss信号生成装置与真实卫星信号时间同步后，利用真实星历和当前漏缆中心任意点坐标仿真生成五个位置的gnss射频信号，每个位置的信号包含一路用于粗略位置定位的第一虚拟卫星信号和用于精细位置调整的第二虚拟卫星信号，以及另一路用于精细位置调整的第三虚拟卫星信号，第一虚拟卫星信号和第二虚拟卫星信号接到每段漏缆的近端口进行辐射，另一路第三虚拟卫星信号通过光纤和光电转换模块接到每段漏缆的远端口进行辐射，用户经过漏缆下方时，导航接收机会接收到第一虚拟卫星信号进行定位解算，再利用第二虚拟卫星信号与第三虚拟卫星信号的伪距差，得到wgs84大地坐标系中的坐标。
30.本实用新型基于室内虚拟卫星定位方法，提出一种用于隧道内定位的五位置十通道虚拟gnss信号生成装置，结合授时接收机、接收天线、漏缆和集成附件，形成低成本的室内定位系统，可覆盖2.5公里的隧道长度，实现隧道内的高精度定位。
31.显然，所描述的实施例是本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。