一种基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法，其特征在于，包括如下阶段：录制卫星信号阶段：利用接收器接收由卫星发射的卫星导航信号，并将卫星导航信号传送到通用软件无线电装置；卫星信号处理阶段：通用软件无线电装置利用处理器解析卫星导航信号中的星历文件并形成数据流，分别传送数据流到存储器以及信号发射端；信号存储阶段：传送到存储器的数据流被进一步解析，分别保存为可被分析的格式的文件。本发明能够保证欺骗无人机、轮船、汽车等交通工具过程的实时性，通过使用本发明录制方法能够实时录制卫星导航信号，实时地将录制的卫星导航信号转换为最有用的星历数据，能够更加方便地对采集的卫星导航电文进行分析。
【专利说明】
一种基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法
技术领域
[0001]本发明涉及卫星导航信号干扰技术，特别涉及一种基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法。【背景技术】
[0002]现阶段导航技术在很多方面都有着应用，例如测量，定位，系统同步，授时等，尤其在无人机、轮船、汽车等交通工具导航上运用得更是极为广泛，而中国是导航应用技术的受益国，同时也是这个应用技术的受威胁国，所以如何把握导航信号模拟技术来控制无人机、 轮船、汽车等交通工具的正常航迹，不影响公共秩序，同时为未来战争储备成熟的导航干扰手段，已成为一个新颖而又重要的课题。目前导航干扰无人机、轮船、汽车等交通工具技术多采用干扰式欺骗，发送导航信号前必须通过绘测人工星历数据来作为信号文件，普通的导航接收机接收信号时依赖于天线以及接收机的主机，接收机能够捕获到不定期卫星高度截止角所选择的待测卫星，并能够跟踪这些卫星的运行；对所接收到的导航信号，具有变换、放大和处理的功能，但却不能提供干扰信号实时发送的方法，也无法对信号以不同的文件形式进行存储。通过在利用模拟卫星导航信号进行实验时发现，接收器需要40-60秒才能完成初始定位。定位时间过长直接影响到了模拟定位的效果，如果能够提前录制真实的数据作为信号文件，这将会大大提高导航信号干扰的效率，减轻工作人员的负担，同时也大大提高了定位的效率。而且现有接收器都是通过串口通信方式来完成数据之间的传输与通信，通讯速度较慢影响了定位效率。
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种专门基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法，将实时录制的卫星导航信号转换为最有用的星历数据， 通过传输机制的方式将其实时地传送到导航信号发送单元，这样将更有利于干扰。
【发明内容】
[0004]本发明提出了一种基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法，包括如下阶段:[〇〇〇5]录制卫星信号阶段:利用接收器接收由卫星发射的卫星导航信号，并将所述卫星导航信号传送到通用软件无线电装置；
[0006]卫星信号处理阶段:所述通用软件无线电装置利用处理器解析所述卫星导航信号中的星历文件并形成数据流，分别传送所述数据流到存储器以及信号发射端；
[0007]信号存储阶段:传送到所述存储器的数据流被进一步解析，分别保存为可被分析的格式的文件。
[0008]本发明提出的所述基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法中，所述录制卫星信号阶段包括下述步骤:
[0009]步骤A1:打开所述接收器，打开所述通用软件无线电装置通电并设定接收卫星导航信号的参数；
[0010]步骤A2:所述通用软件无线电装置根据参数建立接收信号状态；
[0011]步骤A3:所述通用软件无线电装置开始接收所述卫星导航信号。
[0012]本发明提出的所述基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法中，所述卫星信号处理阶段包括以下步骤:
[0013]步骤B1:所述通用软件无线电装置将所述卫星导航信号以bin文件的形式存放； [〇〇14] 步骤B2:所述处理器的解析工具单元对信道进行分析和追踪，利用遥测解码器对 bin文件里的数据进行重新解码，得到rinex格式的星历文件形成数据流；[〇〇15]步骤B3:所述解析工具单元建立传输机制，将所述数据流从所述解析工具单元传送到存储器以及发射工具单元。
[0016]本发明提出的所述基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法中，所述解析工具单元进一步从所述星历文件中提取导航数据，所述数据流中包含所述导航数据。
[0017]本发明提出的所述基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法中，所述可被分析的格式包括RTCM格式、RINEX NAV格式、RINEX 0BS格式、NMEA格式、KML格式。[〇〇18]本发明的有益效果在于:
[0019]本发明具有能够保证欺骗无人机、轮船、汽车等交通工具过程的实时性，通过使用本发明录制方法能够实时录制卫星导航信号，实时地将录制的卫星导航信号转换为最有用的星历数据，通过传输机制将其实时地传送到导航信号发送单元，这样将更有利于干扰。
[0020]高效率性:录制的导航信号转换为最有用的星历数据，通过解析单元自动产生的传输机制实时地传送到导航信号发送单元，免去许多不必要的中间信息以及转换过程，大大提高了发送的效率。【附图说明】
[0021]图1是本发明基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法的流程图。
[0022]图2是实现基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法的设备示意图。 [〇〇23]图3(a)是卫星导航信号处理阶段示意图。[〇〇24]图3(b)是卫星导航信号存储阶段示意图。【具体实施方式】
[0025]结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、 条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
[0026]本发明中有关的技术术语代表的含义如下:
[0027]Bin文件表示通过通用软件无线电装置采集的导航数据而生成的文件；
[0028]RINEX表不RINEX(Receiver Independent Exchange Format/与接收机无关的交换格式)是一种在导航测量应用中普遍采用的标准数据格式；[〇〇29] KML是一种基于XML语法与格式的、用于描述和保存地理信息(如点、线、图像、多边形和模型等)的编码规范；[〇〇3〇] NMEA是(Nat1nal Marine Electronics Associat1n)为海用电子设备制定的标准格式；
[0031]如图1所示，本发明是一种基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法包括如下三个阶段:
[0032]录制卫星信号阶段:打开所述接收器，打开所述通用软件无线电装置通电并设定接收卫星导航信号的参数，所述通用软件无线电装置根据参数建立接收信号状态，所述通用软件无线电装置开始接收所述卫星导航信号。[〇〇33]卫星信号处理阶段:通用软件无线电装置将收到的卫星信号以bin文件的形式存放于接收端;解析工具单元对信道进行分析，追踪，利用遥测解码器对bin文件里的数据进行重新解码，得到rinex格式的星历文件，从中进一步提取得到导航数据;解析工具单元建立传输机制，将所述导航数据从解析工具单元传送到存储器以及发射工具单元。本发明的解析工具单元不仅能够解析bin数据文件形成rinex等格式文件，同时还能将rinex文件进一步提取其中的导航数据;所述解析工具单元同时能够建立传输机制，将所述导航数据从解析工具单元传送到发射工具单元，大大简化了数据从接收到发射的过程，提高了效率。 [〇〇34]信号存储阶段:存储器端收到解析工具单元传送来的导航数据，并将其生成多种格式文件;解析出的文件最后存储在指定的文件路径下。其中，基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法中，所述的存储器端能够将导航数据生成RTCM、RINEX NAV、RINEX 0BS、NMEA、KML等多种格式文件，同时将这些数据文件存储在指定的文件路径下。
[0035]以下结合具体实例，对本发明导航信号录制与修改方法作具体说明。[〇〇36]实现本发明基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法的设备如图2所示，由通用软件无线电装置、处理器和发送端构成，通用软件无线电装置并设定接收卫星信号参数，其中需要一个大功率接收天线(即，接收器)，通用软件无线电装置设备信号采样率为2.5M，天线规格为RX2,连线格式为int8,同时，在ubuntu软件无线电窗口中运行接收设备，接收器信号灯在绿灯情况下，信号准备被接受并存储为.bin格式的文件。
[0037]接下来如图3(a)，解析单元会自动追踪bin文件中的数据队列，并将数据队列中的数据进行重编译，提取出纯粹的星历数据，包括卫星钟的参考时刻Toc、星历的参考时刻 Toe、升交点角距余弦调和校正振幅Cue、轨道倾角余弦调和校正振幅Cic、轨道偏心率Ecc、 轨道升交点赤经对时间的变化率Omgdot等，然后解析单元自动产生数据传输机制，将这些星历数据逐一放入传输机制，而在发送端的程序处，开放接口来接收传输机制中传送过来的数据。
[0038]在完成接收以及处理信号阶段后，进入信号存储阶段，如图3(b)所示。得到的星历数据在穿过传输机制之前存储在一个星历队列中，解析单元进入星历队列提取星历数据， 经过进一步遥测解析以及位置，速度，时间求解器的编译后，这些星历数据分别被存储进 RTCM、RINEX NAV、RINEX 0BS、NMEA、KML等多种格式文件中。并且这些文件被存储在指定的文件路径下，方便分析人员的分析与比较。[〇〇39]目前对于鉴别干扰交通工具导航的方法主要有三种，分别为:(1)用户检验收到的星历数据；(2)用户采取多普勒频移检测；(3)用户监测信号功率变化率。
[0040]对于第一类鉴别方式，本发明由于在录制时，录制的是真实的导航卫星数据，一旦用户检测星历数据只能得到最为真实的测试结果，从而无法判断交通工具行驶是否被干扰。
[0041]对于第二类鉴别方式，由于本发明在录制时包含了导航卫星发射的所有多普勒频移数据，当重新回放信号时，将重现录制时的多普勒频移变化，所以用户也无法直接测得结果判断交通工具行驶是否被干扰。
[0042]对于第三类鉴别方式，本发明由于在录制到修改到转发用得都是传输机制来实时传送数据，所以得到信号都是实时传送的，信号功率不会产生衰减，所以用户也无法直接测得结果判断交通工具行驶是否被干扰。[〇〇43]本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。
【主权项】
1.一种基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法，其特征在于，包括如下阶 段:录制卫星信号阶段:利用接收器接收由卫星发射的卫星导航信号，并将所述卫星导航 信号传送到通用软件无线电装置；卫星信号处理阶段:所述通用软件无线电装置利用处理器解析所述卫星导航信号中的 星历文件并形成数据流，分别传送所述数据流到存储器以及信号发射端；信号存储阶段:传送到所述存储器的数据流被进一步解析，分别保存为可被分析的格 式的文件。2.根据权利要求1所述的基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法，其特征 在于，所述录制卫星信号阶段包括下述步骤:步骤A1:打开所述接收器，打开所述通用软件无线电装置通电并设定接收卫星导航信 号的参数；步骤A2:所述通用软件无线电装置根据参数建立接收信号状态；步骤A3:所述通用软件无线电装置开始接收所述卫星导航信号。3.根据权利要求1所述的基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法，其特征 在于，所述卫星信号处理阶段包括以下步骤:步骤B1:所述通用软件无线电装置将所述卫星导航信号以bin文件的形式存放；步骤B2:所述处理器的解析工具单元对信道进行分析和追踪，利用遥测解码器对bin文 件里的数据进行重新解码，得到rinex格式的星历文件形成数据流；步骤B3:所述解析工具单元建立传输机制，将所述数据流从所述解析工具单元传送到 存储器以及发射工具单元。4.根据权利要求3所述的基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法，其特征 在于，所述解析工具单元进一步从所述星历文件中提取导航数据，所述数据流中包含所述 导航数据。5.根据权利要求1所述的基于通用软件无线电设备的卫星导航信号录制方法，其特征 在于，所述可被分析的格式包括RTCM格式、RINEX NAV格式、RINEX OBS格式、NMEA格式、KML 格式。
【文档编号】G01S19/21GK106019320SQ201610319051
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】何道敬, 朱耀康, 乔银荣
【申请人】华东师范大学