转发式卫星信号监视模拟设备及工作方法和应用方法
【专利摘要】本发明公开了转发式卫星信号监视模拟设备及其工作方法，包括接收天线模块：将GPS、GLS、BD2卫星信号进行滤波放大处理，输出低噪声且放大的卫星信号；接收通道单元：进行变频、放大、滤波、输出满足信号处理单元要求的中频信号；数字信号处理单元：接收到接收通道单元输出的中频信号，将中频信号进行AD转换、并对进行信号进行抗干扰处理、调制处理后经过DA模块输出中频信号；发射信道单元：接收发射信道单元DA模块输出的中频信号，对DA模块输出中频信号进行功率控制的同时进行上变频处理、合成处理、衰减输出处理。
【专利说明】转发式卫星信号监视模拟设备及工作方法和应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于卫星信号接收和信号发送机【技术领域】，具体为一种转发式卫星信号监 视模拟设备及其工作方法和应用方法。
【背景技术】
[0002] 卫星信号转发器作为从事卫星导航的研制、测试设备，可以提供室内测试环境，减 少外场试验以及外场的维护，节省研制和维护费用，缩短产品的研发周期，分析产品存在的 问题，提升产品的设计水平，提高产品的测试效率。
[0003] 现有的卫星信号转发器的主要技术方案是：利用单个和多个频点的接收天线，将 相关卫星导航信号接收下来，经过功率放大器放大，加入一定范围的功率放大衰减控制，然 后通过发射电缆或发射天线直接转发出去。现有卫星信号转发器只能简单的将接收到的卫 星信号进行放大转发，但在放大信号的同时放大了噪声，不利于卫星接收机的信号接收测 试。
[0004] 现有卫星信号转发器的缺点之二是无法向测试人员提供当前卫星信号的状态，测 试人员在测试卫星接收机时没有参照进行判断是卫星信号的问题还是被测接收机的问题， 也无法对转发的卫星导航信号进行组合模式选择。
【发明内容】
[0005] 本发明设计旨在实现对GPS、GLS、B1、B3四频点卫星导航信号的同时接收、信号和 位置监视、信号提纯转发、转发信号选择和功率控制，并可实现转发信号功率的自主校准， 是进行卫星导航接收机室内研发试验和生产测试检验的多功能有力工具，本发明的目的之 一是将转发信号进行提纯，在转发卫星信号之前将噪声剔除，本发明的目的之二是要让设 备在转发信号的同时进行卫星监视，提供当前接收卫星信号和定位的数据参照，并提供转 发输出模式组合选择控制。
[0006] 本发明的实现方案如下： 转发式卫星信号监视模拟设备，包括以下结构： 接收天线模块：接收GPS、GLS、BD2卫星信号，将GPS、GLS、BD2卫星信号进行滤波放大 处理，输出低噪声且放大的卫星信号； 接收通道单元：接收到低噪声且放大的卫星信号后，进行变频、放大、滤波、输出满足信 号处理单元要求的中频信号； 接收到接收通道单元输出的中频信号，将中频信号进行AD转换、并对AD转换输出的信 号进行解扩处理、解调处理、定位处理，锁定某一卫星信号后，输出锁定卫星的测距、测速参 数、解调出锁定卫星的导航电文，同时读取测量数据和解调电文，根据测量参数、卫星电文、 设置的定位模式进行定位、速度解算，并按协议要求输出NMEA0183格式的数据包，同时经 过DA模块按时钟周期转发输出中频信号； 发射信道单元：接收发射信道单元DA模块输出的中频信号，对DA模块输出中频信号进 行功率控制的同时进行上变频处理、合成处理、衰减输出处理； 时钟频率模块：为接收通道单元、数字信号处理单元、数字信号处理单元提供对应的输 入频率源； 嵌入式工控机单元：用于显示收到的GPS、GLS、Bl、B3卫星信号和信号功率信息；该单 元通过RS232数据接口与数字信号处理单元通信，信号处理单元将卫星通道信息内容以约 定的NMEA0183格式输出数据报文，LCD显示模块通过接收、解析、存储并动态显示等处理完 成显控功能。
[0007] 接收天线模块包含2个阵元天线、2个低噪声放大器，2个阵元天线一一对应2个 低噪声放大器；2个阵元天线分别是：1个GPS+GLS+B1天线板、1个BD2-B3天线板，2个低噪 声放大器分别是：GNSS低噪声放大器、BD2低噪声放大器，GNSS低噪声放大器、BD2低噪声 放大器均主要由滤波器和低噪声场效应放大器构成，GPS+GLS+B1天线板与GNSS低噪声放 大器对应连接，BD2-B3天线板与BD2低噪声放大器对应连接；接收天线模块引入GNSS卫星 信号和BD2信号，接收天线模块通过低噪声放大器将阵元天线接收的微弱卫星导航信号进 行滤波后放大，减小引入的噪声，最后输出到接收通道单元。
[0008] 接收通道单元：接收通道单元分为4路接收信道，4路接收信道分别是：1路GPS接 收信道、1路GLS接收信道和2路BD2接收信道，1路GPS接收信道和1路GLS接收信道分 别将GNSS低噪声放大器送来的信号进行变频、放大、滤波、输出满足信号处理单元要求的 中频信号，2路BD2接收信道对BD2低噪声放大器送来的信号进行变频、放大、滤波、输出满 足信号处理单元要求的中频信号； 数字信号处理单元：包括FPGA，与FPGA连接的AD模块、DA模块、DSP定位模块、RAM、夕卜 围接口电路，接收通道单元输出的中频信号经过AD模块输入到FPGA，FPGA对接收通道单元 输出的中频信号进行快速捕获、抗干扰处理、调制处理后经过DA模块输出中频信号；数字 信号处理单元实现对导航信号的快速捕获，并进行抗干扰处理后，然后调制和转发。
[0009] 发射信道单元：发射信道单元包括含有中频信号的GPS L1信道、GLS G1信道、BD2 B1信道和BD2 B3信道，中频信号为数字信号处理单元输出的中频信号，GPS L1信道对应 GPS上变频模块、GLS G1信道对应GLS上变频模块、BD2 B1信道对应B1上变频模块、BD2 B3 信道对应B3上变频模块，GPS L1信道、GLS G1信道、BD2 B1信道和BD2 B3信道中的中频 信号进行上变频处理，变频处理后的信号进行信号合成处理，最后经过衰减器衰减后输出， 且GPS L1信道、GLS G1信道、BD2 B1信道和BD2 B3信道中的中频信号受到数字信号处理 单元的功率控制模块的功率控制。
[0010] 发射天线模块：发射天线模块包括1个GPS+GLS+ B1天线板和1个BD2-B3天线 板；发射天线模块负责转发GPS、GLS和BD2卫星导航信号。
[0011] 时钟频率模块：时钟频率模块采用恒温晶振作为10MHz时钟参考输入源，经过放 大倍频等处理后，输出不同功率的10MHz和60Hz的频率信号；为数字信号处理单元和接收 通道单元、发射信道单元提供不同频率和不同类型的输入频率源。
[0012] 嵌入式工控机单元包括工控接收机和IXD显示模块，工控接收机为PC104工控接 收机。
[0013] 转发式卫星信号监视模拟设备的工作方法：包含转发式卫星信号监视模拟设备， 转发式卫星信号监视模拟设备的工作方法为：转发式卫星信号监视模拟设备加电后首先进 行初始化工作：设备自检，根据保存的星历、历书对GPS、GLS、BD2的信号处理通道进行相关 参数预置、进行卫星搜索，以实现快速捕获和信号转发； 初始化完成后，设备进入正常工作状态，进行下述工作： 根据初始存储数据设置设备的转发工作模式，或者通过接收串行通信接口实时接收、 处理设备外部的控制信息； 接收天线模块输出低噪声且放大的卫星信号到接收通道单元，接收通道单元对卫星信 号进行变频、放大、滤波、输出满足信号处理单元要求的中频信号； 数字信号处理单元控制各信号处理通道分别对BD2卫星、GPS卫星进行快速捕获和跟 踪，当信号处理通道锁定卫星信号后，可输出测距、测速参数，解调出锁定卫星的导航电文， 同时按要求输出同步脉冲； 同时，当信号处理通道锁定某一颗卫星以后，立即开始对该通道启动载波调制、扩频和 按时钟周期转发载波信号； 读取数字信号处理单元的测量数据和解调电文，根据测量参数、卫星电文、设置的定 位模式进行定位、速度解算，并按协议要求输出NMEA0183格式的数据包到嵌入式工控机单 元； 数字信号处理单元后对各个通道的载波信号合成并完成DA转换，再通过与射频模块 的接口约定，实现对上变频的信号进行功率控制，发送到发射天线模块，这样完成了信号转 发过程，另外，信号跟踪过程中，当数字信号处理单元发现设备跟踪的某一颗或几颗卫星信 号失锁以后，则立即关闭该通道的载波信号转发，以免干扰某些接收机对失锁的有效判断。
[0014] 转发式卫星信号监视模拟设备的应用方法，包含转发式卫星信号监视模拟设备， 还包括被测卫星信号接收机，转发式卫星信号监视模拟设备接收到卫星信号，对卫星信号 进行测量数据和解调电文，根据测量参数、卫星电文、设置的定位模式进行定位、速度解算， 并按协议要求输出NMEA0183格式的数据包到嵌入式工控机单元，完成定位分析信息输出， 数字信号处理单元对卫星信号进行转发，由发射天线模块完成信号转发过程，被测卫星信 号接收机接收到发射天线模块的输出信号，被测卫星信号接收机根据自身程序完成对卫星 的定位分析信息输出，比较被测卫星信号接收机的定位分析信息与转发式卫星信号监视模 拟设备的定位分析信息，如果比较差异过大，则可以判断被测卫星信号接收机自身故障，如 果差异较小，则可以判断被测卫星信号接收机无故障。
[0015] GPS、GLS、BD2卫星信号为GPS卫星信号、GLS卫星信号，BD2卫星信号包括B1卫星 信号、B3卫星信号，由于B2卫星信号为军用卫星信号，因此本发明不涉及B2卫星信号。B1 卫星信号、B3卫星信号均为北斗卫星信号，由于B1卫星信号的频点与GPS和GLS的频率接 近，因此GPS卫星信号、GLS卫星信号、B1卫星信号由GPS+GLS+B1天线板接入。
[0016] 本发明采用了卫星导航接收机与信号发射机相结合的技术，首先能够实现卫星信 号的接收，实现信号监视和自我定位参照，同时对收到的卫星信号进行提纯，包括滤波、放 大、AD数字化(或进行抗干扰）处理、解扩、解调、定位，然后对包含星座信息的数字信号放 大、调制、扩频、DA变换、功率衰减控制等一系列处理，以保证转发信号的质量和幅度。
[0017] 数字信号处理单元由信号采样模块、信号处理模块、信号转发模块、外围接口电路 及其软件等组成。信号采样模块为AD模块，信号处理模块为FPGA，数字信号处理单元还包 括与FPGA连接的DSP定位模块，信号转发模块为DA模块，数字信号处理单元共设计24个 BD2信号处理通道，10个GPS信号处理通道，10个GLONASS信号处理通道，实现对导航信号 的快速捕获，并进行抗干扰处理后，然后调制和转发。
[0018] 数字信号处理单元还负责整机的各个主要模块的自检，此外还通过数据接口 (RS232)完成设备主机与外部计算机的监控软件之间的控制通信。
[0019] 本发明还包括电源变换模块可适应AC 220±10%宽范围电压输入，利用AC/DC电 源变换器将交流电源转换成不同的电路板所需的多路+5V和+28V直流电源，各路输出采用 隔离方式，更好的满足电磁兼容性要求。
[0020] 低噪声放大器将天线接收的微弱卫星导航信号放大到-70db至-130db的电平，并 尽可能减小引入的噪声。
[0021] 在发射信道单元中，为了保持各个频点的通用性，将设计为每个频点单独作为一 个模块，每个模块的供电、时钟信号与控制信号使用一样的接口，而且其接口与结构均一 致。
[0022] 本发明的优点在于：卫星导航接收机与信号发射机相结合的技术，首先能够实现 卫星信号的接收，实现信号监视和自我定位参照，同时对收到的卫星信号进行提纯后再转 发，并能选择发送的卫星导航信号组合模式，实现对GPS、GLS、Bl、B3四频点卫星导航信号 的同时接收、信号和位置监视、信号提纯转发、转发信号选择和功率控制，并可实现转发信 号功率的自主校准，是进行卫星导航接收机室内研发试验和生产测试检验的多功能有力工 具，本发明的目的之一是将转发信号进行提纯，在转发卫星信号之前将噪声剔除，本发明的 目的之二是要让设备在转发信号的同时进行卫星监视，提供当前接收卫星信号和定位的数 据参照，并提供转发输出模式组合选择控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为本发明的硬件原理框图。
【具体实施方式】
[0024] 实施例一 如图1所示。
[0025] 转发式卫星信号监视模拟设备，包括以下结构： 接收天线模块：接收GPS、GLS、BD2卫星信号，将GPS、GLS、BD2卫星信号进行滤波放大 处理，输出低噪声且放大的卫星信号； 接收通道单元：接收到低噪声且放大的卫星信号后，进行变频、放大、滤波、输出满足信 号处理单元要求的中频信号； 接收到接收通道单元输出的中频信号，将中频信号进行AD转换、并对AD转换输出的信 号进行解扩处理、解调处理、定位处理，锁定某一卫星信号后，输出锁定卫星的测距、测速参 数、解调出锁定卫星的导航电文，同时读取测量数据和解调电文，根据测量参数、卫星电文、 设置的定位模式进行定位、速度解算，并按协议要求输出NMEA0183格式的数据包，同时经 过DA模块按时钟周期转发输出中频信号； 发射信道单元：接收发射信道单元DA模块输出的中频信号，对DA模块输出中频信号进 行功率控制的同时进行上变频处理、合成处理、衰减输出处理； 时钟频率模块：为接收通道单元、数字信号处理单元、数字信号处理单元提供对应的输 入频率源； 嵌入式工控机单元：用于显示收到的GPS、GLS、Bl、B3卫星信号和信号功率信息；该单 元通过RS232数据接口与数字信号处理单元通信，信号处理单元将卫星通道信息内容以约 定的NMEA0183格式输出数据报文，LCD显示模块通过接收、解析、存储并动态显示等处理完 成显控功能。
[0026] 接收天线模块包含2个阵元天线、2个低噪声放大器，2个阵元天线一一对应2个 低噪声放大器；2个阵元天线分别是：1个GPS+GLS+B1天线板、1个BD2-B3天线板，2个低噪 声放大器分别是：GNSS低噪声放大器、BD2低噪声放大器，GNSS低噪声放大器、BD2低噪声 放大器均主要由滤波器和低噪声场效应放大器构成，GPS+GLS+B1天线板与GNSS低噪声放 大器对应连接，BD2-B3天线板与BD2低噪声放大器对应连接；接收天线模块引入GNSS卫星 信号和BD2信号，接收天线模块通过低噪声放大器将阵元天线接收的微弱卫星导航信号进 行滤波后放大，减小引入的噪声，最后输出到接收通道单元。
[0027] 接收通道单元：接收通道单元分为4路接收信道，4路接收信道分别是：1路GPS接 收信道、1路GLS接收信道和2路BD2接收信道，1路GPS接收信道和1路GLS接收信道分 别将GNSS低噪声放大器送来的信号进行变频、放大、滤波、输出满足信号处理单元要求的 中频信号，2路BD2接收信道对BD2低噪声放大器送来的信号进行变频、放大、滤波、输出满 足信号处理单元要求的中频信号； 数字信号处理单元：包括FPGA，与FPGA连接的AD模块、DA模块、DSP定位模块、RAM、夕卜 围接口电路，接收通道单元输出的中频信号经过AD模块输入到FPGA，FPGA对接收通道单元 输出的中频信号进行快速捕获、抗干扰处理、调制处理后经过DA模块输出中频信号；数字 信号处理单元实现对导航信号的快速捕获，并进行抗干扰处理后，然后调制和转发。
[0028] 如图1,接收天线模块通过长度约50m的馈线连接，接收天线模块的天线延伸到室 外。
[0029] 如图1，接收通道单元：接收通道单元分为4路接收信道，4路接收信道分别是：1 路GPS接收信道、1路GLS接收信道和2路BD2接收信道，1路GPS接收信道和1路GLS接 收信道分别将GNSS低噪声放大器送来的信号进行变频、放大、滤波、输出满足信号处理单 元要求的中频信号，2路BD2接收信道对BD2低噪声放大器送来的信号进行变频、放大、滤 波、输出满足信号处理单元要求的中频信号；具体的来说，接收天线模块输出1路GPS信号、 1路GLS信号、1路B1信号、1路B3信号，1路GPS信号通过GPS下变频器进行下变频处理， 1路GLS信号通过GLS下变频器进行下变频处理，1路B1信号通过B1下变频器进行下变频 处理，1路B3信号通过B3下变频器进行下变频处理，经过上述下变频器处理后的信号都分 别进行放大、滤波、输出，输出到数字信号处理单元后，数字信号处理单元有对应图1中4路 AD转换器，对上述4路下变频器处理后的信号进行AD转换。
[0030] 数字信号处理单元对AD转换器的信号进行处理后。由DA转换器输出。
[0031] DA转换器输出到发射信道单元。
[0032] 发射信道单元：发射信道单元包括含有中频信号的GPS L1信道、GLS G1信道、BD2 B1信道和BD2 B3信道，中频信号为数字信号处理单元输出的中频信号，GPS L1信道对应 GPS上变频模块、GLS G1信道对应GLS上变频模块、BD2 B1信道对应B1上变频模块、BD2 B3 信道对应B3上变频模块，GPS L1信道、GLS G1信道、BD2 B1信道和BD2 B3信道中的中频 信号进行上变频处理，变频处理后的信号进行信号合成处理，最后经过衰减器衰减后输出， 且GPS L1信道、GLS G1信道、BD2 B1信道和BD2 B3信道中的中频信号受到数字信号处理 单元的功率控制模块的功率控制。
[0033] 发射天线模块：发射天线模块包括1个GPS+GLS+ B1天线板和1个BD2-B3天线 板；发射天线模块负责转发GPS、GLS和BD2卫星导航信号。
[0034] 时钟频率模块：时钟频率模块采用恒温晶振作为10MHz时钟参考输入源，经过放 大倍频等处理后，输出不同功率的10MHz和60Hz的频率信号；为数字信号处理单元和接收 通道单元、发射信道单元提供不同频率和不同类型的输入频率源。
[0035] 嵌入式工控机单元包括工控接收机和IXD显示模块，工控接收机为PC104工控接 收机。
[0036] GPS、GLS、BD2卫星信号为GPS卫星信号、GLS卫星信号，BD2卫星信号包括B1卫星 信号、B3卫星信号，由于B2卫星信号为军用卫星信号，因此本发明不涉及B2卫星信号。B1 卫星信号、B3卫星信号均为北斗卫星信号，由于B1卫星信号的频点与GPS和GLS的频率接 近，因此GPS卫星信号、GLS卫星信号、B1卫星信号由GPS+GLS+B1天线板接入。
[0037] 本发明采用了卫星导航接收机与信号发射机相结合的技术，首先能够实现卫星信 号的接收，实现信号监视和自我定位参照，同时对收到的卫星信号进行提纯，包括滤波、放 大、AD数字化(或进行抗干扰）处理、解扩、解调、定位，然后对包含星座信息的数字信号放 大、调制、扩频、DA变换、功率衰减控制等一系列处理，以保证转发信号的质量和幅度。
[0038] 数字信号处理单元由信号采样模块、信号处理模块、信号转发模块、外围接口电路 及其软件等组成。信号采样模块为AD模块，信号处理模块为FPGA，数字信号处理单元还包 括与FPGA连接的DSP定位模块，信号转发模块为DA模块，数字信号处理单元共设计24个 BD2信号处理通道，10个GPS信号处理通道，10个GLONASS信号处理通道，实现对导航信号 的快速捕获，并进行抗干扰处理后，然后调制和转发。
[0039] 数字信号处理单元还负责整机的各个主要模块的自检，此外还通过数据接口 (RS232)完成设备主机与外部计算机的监控软件之间的控制通信。
[0040] 本发明还包括电源变换模块可适应AC 220±10%宽范围电压输入，利用AC/DC电 源变换器将交流电源转换成不同的电路板所需的多路+5V和+28V直流电源，各路输出采用 隔离方式，更好的满足电磁兼容性要求。
[0041] 低噪声放大器将天线接收的微弱卫星导航信号放大到-70db至-130db的电平，并 尽可能减小引入的噪声。
[0042] 在发射信道单元中，为了保持各个频点的通用性，将设计为每个频点单独作为一 个模块，每个模块的供电、时钟信号与控制信号使用一样的接口，而且其接口与结构均一 致。
[0043] 实施例2 转发式卫星信号监视模拟设备的工作方法：包含转发式卫星信号监视模拟设备，转发 式卫星信号监视模拟设备的工作方法为：转发式卫星信号监视模拟设备加电后首先进行初 始化工作：设备自检，根据保存的星历、历书对GPS、GLS、BD2的信号处理通道进行相关参数 预置、进行卫星搜索，以实现快速捕获和信号转发； 初始化完成后，设备进入正常工作状态，进行下述工作： 根据初始存储数据设置设备的转发工作模式，或者通过接收串行通信接口实时接收、 处理设备外部的控制信息； 接收天线模块输出低噪声且放大的卫星信号到接收通道单元，接收通道单元对卫星信 号进行变频、放大、滤波、输出满足信号处理单元要求的中频信号； 数字信号处理单元控制各信号处理通道分别对BD2卫星、GPS卫星进行快速捕获和跟 踪，当信号处理通道锁定卫星信号后，可输出测距、测速参数，解调出锁定卫星的导航电文， 同时按要求输出同步脉冲； 同时，当信号处理通道锁定某一颗卫星以后，立即开始对该通道启动载波调制、扩频和 按时钟周期转发载波信号； 读取数字信号处理单元的测量数据和解调电文，根据测量参数、卫星电文、设置的定 位模式进行定位、速度解算，并按协议要求输出NMEA0183格式的数据包到嵌入式工控机单 元； 数字信号处理单元后对各个通道的载波信号合成并完成DA转换，再通过与射频模块 的接口约定，实现对上变频的信号进行功率控制，发送到发射天线模块，这样完成了信号转 发过程，另外，信号跟踪过程中，当数字信号处理单元发现设备跟踪的某一颗或几颗卫星信 号失锁以后，则立即关闭该通道的载波信号转发，以免干扰某些接收机对失锁的有效判断。
[0044] 实施例3 转发式卫星信号监视模拟设备的应用方法，包含转发式卫星信号监视模拟设备，还包 括被测卫星信号接收机，转发式卫星信号监视模拟设备接收到卫星信号，对卫星信号进行 测量数据和解调电文，根据测量参数、卫星电文、设置的定位模式进行定位、速度解算，并按 协议要求输出NMEA0183格式的数据包到嵌入式工控机单元，完成定位分析信息输出，数字 信号处理单元对卫星信号进行转发，由发射天线模块完成信号转发过程，被测卫星信号接 收机接收到发射天线模块的输出信号，被测卫星信号接收机根据自身程序完成对卫星的定 位分析信息输出，比较被测卫星信号接收机的定位分析信息与转发式卫星信号监视模拟设 备的定位分析信息，如果比较差异过大，则可以判断被测卫星信号接收机自身故障，如果差 异较小，则可以判断被测卫星信号接收机无故障。
[0045] 如上所述，则能很好的实现本发明。
【权利要求】
1. 转发式卫星信号监视模拟设备，其特征在于：包括以下结构： 接收天线模块：接收GPS、GLS、BD2卫星信号，将GPS、GLS、BD2卫星信号进行滤波放大 处理，输出低噪声且放大的卫星信号； 接收通道单元：接收到低噪声且放大的卫星信号后，进行变频、放大、滤波、输出满足信 号处理单元要求的中频信号； 数字信号处理单元：接收到接收通道单元输出的中频信号，将中频信号进行AD转换、 并对AD转换输出的信号进行解扩处理、解调处理、定位处理，锁定某一卫星信号后，输出锁 定卫星的测距、测速参数、解调出锁定卫星的导航电文，同时读取测量数据和解调电文，根 据测量参数、卫星电文、设置的定位模式进行定位、速度解算，并按协议要求输出NMEA0183 格式的数据包，同时经过DA模块按时钟周期转发输出中频信号； 发射信道单元：接收发射信道单元DA模块输出的中频信号，对DA模块输出中频信号进 行功率控制的同时进行上变频处理、合成处理、衰减输出处理； 时钟频率模块：为接收通道单元、数字信号处理单元、数字信号处理单元提供对应的输 入频率源； 嵌入式工控机单元：用于显示收到的GPS、GLS、Bl、B3卫星信号和信号功率信息；该单 元通过RS232数据接口与数字信号处理单元通信，信号处理单元将卫星通道信息内容以约 定的NMEA0183格式输出数据报文，LCD显示模块通过接收、解析、存储并动态显示等处理完 成显控功能。
2. 根据权利要求1所述的转发式卫星信号监视模拟设备，其特征在于： 接收天线模块包含2个阵元天线、2个低噪声放大器，2个阵元天线一一对应2个低噪 声放大器；2个阵元天线分别是：1个GPS+GLS+B1天线板、1个BD2-B3天线板，2个低噪声放 大器分别是：GNSS低噪声放大器、BD2低噪声放大器，GNSS低噪声放大器、BD2低噪声放大 器均主要由滤波器和低噪声场效应放大器构成，GPS+GLS+B1天线板与GNSS低噪声放大器 对应连接，BD2-B3天线板与BD2低噪声放大器对应连接；接收天线模块引入GNSS卫星信号 和BD2信号，接收天线模块通过低噪声放大器将阵元天线接收的微弱卫星导航信号进行滤 波后放大，减小引入的噪声，最后输出到接收通道单元。
3. 根据权利要求1所述的转发式卫星信号监视模拟设备，其特征在于：接收通道单元： 接收通道单元分为4路接收信道，4路接收信道分别是：1路GPS接收信道、1路GLS接收信 道和2路BD2接收信道，1路GPS接收信道和1路GLS接收信道分别将GNSS低噪声放大器 送来的信号进行变频、放大、滤波、输出满足信号处理单元要求的中频信号，2路BD2接收信 道对BD2低噪声放大器送来的信号进行变频、放大、滤波、输出满足信号处理单元要求的中 频信号。
4. 根据权利要求1所述的转发式卫星信号监视模拟设备，其特征在于：数字信号处理 单元：包括FPGA，与FPGA连接的AD模块、DA模块、DSP定位模块、RAM、外围接口电路，接收 通道单元输出的中频信号经过AD模块输入到FPGA，FPGA对接收通道单元输出的中频信号 进行快速捕获、抗干扰处理、调制处理后经过DA模块输出中频信号；数字信号处理单元实 现对导航信号的快速捕获，并进行抗干扰处理后，然后调制和转发。
5. 根据权利要求1所述的转发式卫星信号监视模拟设备，其特征在于：发射信道单元： 发射信道单元包括含有中频信号的GPS L1信道、GLS G1信道、BD2 B1信道和BD2 B3信道， 中频信号为数字信号处理单元输出的中频信号，GPS L1信道对应GPS上变频模块、GLS G1 信道对应GLS上变频模块、BD2 B1信道对应B1上变频模块、BD2 B3信道对应B3上变频模 块，GPS L1信道、GLS G1信道、BD2 B1信道和BD2 B3信道中的中频信号进行上变频处理， 变频处理后的信号进行信号合成处理，最后经过衰减器衰减后输出，且GPS L1信道、GLS G1 信道、BD2 B1信道和BD2 B3信道中的中频信号受到数字信号处理单元的功率控制模块的 功率控制。
6. 根据权利要求1所述的转发式卫星信号监视模拟设备，其特征在于：发射天线模块： 发射天线模块包括1个GPS+GLS+ B1天线板和1个BD2-B3天线板；发射天线模块负责转发 GPS、GLS和BD2卫星导航信号。
7. 根据权利要求1所述的转发式卫星信号监视模拟设备，其特征在于：时钟频率模块： 时钟频率模块采用恒温晶振作为10MHz时钟参考输入源，经过放大倍频等处理后，输出不 同功率的10MHz和60Hz的频率信号；为数字信号处理单元和接收通道单元、发射信道单元 提供不同频率和不同类型的输入频率源。
8. 根据权利要求1所述的转发式卫星信号监视模拟设备，其特征在于：嵌入式工控机 单元包括工控接收机和IXD显示模块，工控接收机为PC104工控接收机。
9. 转发式卫星信号监视模拟设备的工作方法：包含权利要求1-8中任意一项转发式卫 星信号监视模拟设备，转发式卫星信号监视模拟设备的工作方法为：转发式卫星信号监视 模拟设备加电后首先进行初始化工作：设备自检，根据保存的星历、历书对GPS、GLS、BD2的 信号处理通道进行相关参数预置、进行卫星搜索，以实现快速捕获和信号转发； 初始化完成后，设备进入正常工作状态，进行下述工作： 根据初始存储数据设置设备的转发工作模式，或者通过接收串行通信接口实时接收、 处理设备外部的控制信息； 接收天线模块输出低噪声且放大的卫星信号到接收通道单元，接收通道单元对卫星信 号进行变频、放大、滤波、输出满足信号处理单元要求的中频信号； 数字信号处理单元控制各信号处理通道分别对BD2卫星、GPS卫星进行快速捕获和跟 踪，当信号处理通道锁定卫星信号后，可输出测距、测速参数，解调出锁定卫星的导航电文， 同时按要求输出同步脉冲； 同时，当信号处理通道锁定某一颗卫星以后，立即开始对该通道启动载波调制、扩频和 按时钟周期转发载波信号； 读取数字信号处理单元的测量数据和解调电文，根据测量参数、卫星电文、设置的定 位模式进行定位、速度解算，并按协议要求输出NMEA0183格式的数据包到嵌入式工控机单 元； 数字信号处理单元后对各个通道的载波信号合成并完成DA转换，再通过与射频模块 的接口约定，实现对上变频的信号进行功率控制，发送到发射天线模块，这样完成了信号转 发过程，另外，信号跟踪过程中，当数字信号处理单元发现设备跟踪的某一颗或几颗卫星信 号失锁以后，则立即关闭该通道的载波信号转发，以免干扰某些接收机对失锁的有效判断。
10. 转发式卫星信号监视模拟设备的应用方法，其特征在于：包含权利要求1-8中任意 一项转发式卫星信号监视模拟设备，还包括被测卫星信号接收机，转发式卫星信号监视模 拟设备接收到卫星信号，对卫星信号进行测量数据和解调电文，根据测量参数、卫星电文、 设置的定位模式进行定位、速度解算，并按协议要求输出NMEA0183格式的数据包到嵌入式 工控机单元，完成定位分析信息输出，数字信号处理单元对卫星信号进行转发，由发射天线 模块完成信号转发过程，被测卫星信号接收机接收到发射天线模块的输出信号，被测卫星 信号接收机根据自身程序完成对卫星的定位分析信息输出，比较被测卫星信号接收机的定 位分析信息与转发式卫星信号监视模拟设备的定位分析信息，如果比较差异过大，则可以 判断被测卫星信号接收机自身故障，如果差异较小，则可以判断被测卫星信号接收机无故 障。
【文档编号】H04B7/185GK104113371SQ201410353758
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】张鹏, 钟勇, 余湋, 左培成, 徐坤智 申请人:成都天奥信息科技有限公司