一種基于pxi總線的通航實時gnss/ins組合導航信號模擬器的制造方法
【專利說明】一種基于PXI總線的通航實時GNSS/1 NS組合導航信號模擬
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技術領域
[0001]本發(fā)明涉及導航領域，尤其涉及一種基于PXI (PCI Extens1ns forInstrumentat1n)總線的通航實時 GNSS(Global Navigat1n Satellite System，全球導航衛(wèi)星系統(tǒng))/INS (Inertial Navigat1n System，慣性導航系統(tǒng))組合導航信號模擬器，特別適用于在通航領域中為導航設備的測試提供GNSS信號、INS信號、GNSS/INS組合導航信號。
【背景技術】
[0002]當前國內對通航用戶設備的測試評估局限于使用現(xiàn)有的導航信號模擬器(或稍加改進)，以有限的目標任務為驅動，缺乏對未來通航測試任務改進，測試對象改進，系統(tǒng)升級等方面的針對性設計，造成了系統(tǒng)只能在特定時間段內支持有限的測試評估任務，適應性不足，缺乏全面權威的用戶設備測試系統(tǒng)，同時也缺乏相關的頂層設計經(jīng)驗。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于避免上述【背景技術】中的不足之處而提出了一種基于PXI總線的通航實時GNSS/INS組合導航信號模擬器。本發(fā)明的組合導航信號模擬器充分考慮了通航的多用戶軌跡仿真、強實時性的需求特點，使用PXI架構改進了傳統(tǒng)模擬器的組成形態(tài)，提出一種結構靈活、可配置性高、實時性強、支持多用戶軌跡模擬仿真的通航實時GNSS/INS組合導航信號模擬器，可用于在實驗室有線環(huán)境下提供用戶自定義場景的模擬測試信號，是通航機載導航設備以及管理控制系統(tǒng)試驗和測試的必要設備。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種基于PXI總線的通航實時GNSS/INS組合導航信號模擬器，包括PXI零槽控制器1、銣鐘2、時頻信號處理單元3、PXI總線4和用戶I信號產(chǎn)生單元5-1 ;PXI零槽控制器I產(chǎn)生數(shù)仿信息經(jīng)PXI總線4輸出至用戶I信號產(chǎn)生單元5-1，并從PXI總線4獲取用戶I信號產(chǎn)生單元5-1上報的狀態(tài)信息；銣鐘2產(chǎn)生時鐘信號并提供給時頻信號處理單元3 ;時頻信號處理單元3將外部IPPS信號或者自身生成的IPPS信號經(jīng)電平匹配生成IPPS基準信號經(jīng)PXI總線4輸出至用戶I信號產(chǎn)生單元5-1，時頻信號處理單元3將接收的時鐘信號進行電平匹配后形成參考時鐘經(jīng)PXI總線4輸出至用戶I信號產(chǎn)生單元5-1 ;用戶I信號產(chǎn)生單元5-1根據(jù)接收的數(shù)仿信息、參考時鐘和IPPS基準信號實時產(chǎn)生GNSS信號、INS信號和GNSS測試信號，并輸出自身的狀態(tài)信息經(jīng)PXI總線4輸出至PXI零槽控制器I。
[0005]其中，通航實時GNSS/INS組合導航信號模擬器還包括用戶2至用戶N信號產(chǎn)生單元5-2至5-N，IPPS基準信號經(jīng)PXI總線4分別輸出至用戶2至用戶N信號產(chǎn)生單元5_2至5-N，參考時鐘經(jīng)PXI總線4分別輸出至用戶2至用戶N信號產(chǎn)生單元5-2至5-N ;用戶2至用戶N信號產(chǎn)生單元5-2至5-N根據(jù)接收的數(shù)仿信息、參考時鐘和IPPS基準信號均分別實時產(chǎn)生GNSS信號、INS信號和GNSS測試信號，并輸出自身的狀態(tài)信息經(jīng)PXI總線4輸出至PXI零槽控制器I。
[0006]其中，用戶I信號產(chǎn)生單元5-1包括頻點信號產(chǎn)生模塊13、射頻信號合路器16、功分器17和功率衰減器18，頻點信號產(chǎn)生模塊13包括頻點I至頻點K信號產(chǎn)生模塊13-1至13-K ;頻點I至頻點K信號產(chǎn)生模塊13-1至13-K均分別接收經(jīng)PXI總線4輸出的數(shù)仿信息、參考時鐘和IPPS基準信號，然后分別產(chǎn)生一路射頻導航信號并輸出至射頻信號合路器16 ;頻點I至頻點K信號產(chǎn)生模塊13-1至13-K分別將自身的狀態(tài)信息輸出至PXI總線4 ；頻點I至頻點K信號產(chǎn)生模塊13-1至13-K中的任意一個頻點信號產(chǎn)生模塊根據(jù)接收到的數(shù)仿信息產(chǎn)生一路INS信號并輸出；射頻信號合路器16將收到的K路射頻導航信號合成一路信號后輸出到功分器17 ;功分器17將收到的信號分為兩路，一路為GNSS測試信號，另一路經(jīng)功率衰減器18進行功率衰減后生成GNSS信號。
[0007]其中，用戶2至用戶N信號產(chǎn)生單元5-2至5-N和用戶I信號產(chǎn)生單元5_1的結構相同。
[0008]其中，頻點2信號產(chǎn)生模塊13-2包括通道基帶信號產(chǎn)生器19、多徑基帶信號產(chǎn)生器22、狀態(tài)寄存器26、加法器27、數(shù)字時鐘發(fā)生器28、數(shù)模轉換器29和上變頻器30，其中通道基帶信號產(chǎn)生器19包括通道I至通道M基帶信號產(chǎn)生器19-1至19-M，多徑基帶信號產(chǎn)生器22包括多徑I至多徑Q基帶信號產(chǎn)生器22-1至22-Q ;通道I至通道M基帶信號產(chǎn)生器19-1至19-M分別將收到的數(shù)仿信息、參考時鐘和IPPS基準信號生成載波、偽碼和電文后經(jīng)擴頻調制處理產(chǎn)生基帶信號后輸出至加法器27 ;多徑I至多徑Q基帶信號產(chǎn)生器22-1至22-Q分別將收到的數(shù)仿信息、參考時鐘和IPPS基準信號生成載波、偽碼和電文后經(jīng)擴頻調制處理產(chǎn)生基帶信號后輸出至加法器27 ;狀態(tài)寄存器26接收數(shù)仿信息、參考時鐘和IPPS基準信號，實時更新自身狀態(tài)信息并輸出至PXI總線4 ;加法器27將所有的基帶信號合成一路形成數(shù)字基帶信號后輸出到數(shù)模轉換器29 ;數(shù)字時鐘發(fā)生器28根據(jù)接收的參考時鐘產(chǎn)生高頻時鐘并輸出至數(shù)模轉換器29 ;數(shù)模轉換器29在高頻時鐘的驅動下將數(shù)字基帶信號轉換為模擬基帶信號后輸出至上變頻器30 ;上變頻器30將模擬基帶信號進行上變頻處理形成射頻導航信號后輸出給射頻信號合路器16。
[0009]其中，通道I基帶信號產(chǎn)生器19-1包括數(shù)字信號處理器31、數(shù)字鎖相環(huán)32、載波生成器33、偽碼生成器34、電文生成器35、乘法器36和擴頻調制器37 ;數(shù)字信號處理器31接收數(shù)仿信息，進行解析處理產(chǎn)生控制和數(shù)據(jù)指令，將控制和數(shù)據(jù)指令分別輸出至載波生成器33、偽碼生成器34和電文生成器35 ;數(shù)字鎖相環(huán)32將收到的時鐘信息進行鎖相和倍頻處理產(chǎn)生同步高穩(wěn)的時頻信號分別輸出至載波生成器33、偽碼生成器34和電文生成器35 ;載波生成器33、偽碼生成器34和電文生成器35分別接收經(jīng)PXI總線4輸出的IPPS基準信號；載波生成器33根據(jù)收到的三路信號生成載波后輸出至乘法器36 ;偽碼生成器34根據(jù)收到的三路信號生成偽碼后輸出至乘法器36 ;電文生成器35根據(jù)收到的三路信號生成電文后輸出至擴頻調制器37 ;乘法器36將收到的載波和偽碼相乘產(chǎn)生BPSK信號輸出至擴頻調制器37 ;擴頻調制器37將電文和BPSK信號進行擴頻調制后輸出至加法器27。
[0010]其中，頻點2信號產(chǎn)生模塊13-2和頻點3至頻點K信號產(chǎn)生模塊13_3至13-K的結構相同。
[0011]其中，頻點2信號產(chǎn)生模塊13-2和頻點I信號產(chǎn)生模塊13-1的結構相同，所述的頻點I信號產(chǎn)生模塊13-1還包括INS信號產(chǎn)生器25，INS信號產(chǎn)生器25接收經(jīng)PXI總線4輸出的數(shù)仿信息、參考時鐘和IPPS基準信號，在參考時鐘的作用下從數(shù)仿信息中提取INS信號后進行輸出。
[0012]其中，通道2至通道M基帶信號產(chǎn)生器19-2至19-M和通道I基帶信號產(chǎn)生器19_1的結構相同，多徑I至多徑Q基帶信號產(chǎn)生器22-1至22-Q和通道I基帶信號產(chǎn)生器19_1的結構相同。
[0013]本發(fā)明相對于【背景技術】的優(yōu)點在于:
[0014]1、本發(fā)明采用基于PXI總線的系統(tǒng)架構，各種功能單元均采用PXI形式進行設計，實際應用中可根據(jù)需求的導航系統(tǒng)數(shù)量、頻點數(shù)量，選用特定的功能單元，使得系統(tǒng)具有高度的靈活性、可配置性。
[0015]2、本發(fā)明采用高速的PXI總線完成數(shù)據(jù)通信，使用PXI總線的IPPS基準信號實現(xiàn)精確時間同步，零槽控制器產(chǎn)生的數(shù)學數(shù)據(jù)向硬件板卡發(fā)送的更新頻率非常高，其時間間隔最低可到5毫秒，較好的滿足了通航領域對于實時性的要求。
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