一種基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法，其特征在于，包括如下階段：錄制衛(wèi)星信號階段：利用接收器接收由衛(wèi)星發(fā)射的衛(wèi)星導(dǎo)航信號，并將衛(wèi)星導(dǎo)航信號傳送到通用軟件無線電裝置；衛(wèi)星信號處理階段：通用軟件無線電裝置利用處理器解析衛(wèi)星導(dǎo)航信號中的星歷文件并形成數(shù)據(jù)流，分別傳送數(shù)據(jù)流到存儲器以及信號發(fā)射端；信號存儲階段：傳送到存儲器的數(shù)據(jù)流被進(jìn)一步解析，分別保存為可被分析的格式的文件。本發(fā)明能夠保證欺騙無人機(jī)、輪船、汽車等交通工具過程的實時性，通過使用本發(fā)明錄制方法能夠?qū)崟r錄制衛(wèi)星導(dǎo)航信號，實時地將錄制的衛(wèi)星導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)換為最有用的星歷數(shù)據(jù)，能夠更加方便地對采集的衛(wèi)星導(dǎo)航電文進(jìn)行分析。
【專利說明】
一種基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航信號干擾技術(shù)，特別涉及一種基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法。【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段導(dǎo)航技術(shù)在很多方面都有著應(yīng)用，例如測量，定位，系統(tǒng)同步，授時等，尤其在無人機(jī)、輪船、汽車等交通工具導(dǎo)航上運用得更是極為廣泛，而中國是導(dǎo)航應(yīng)用技術(shù)的受益國，同時也是這個應(yīng)用技術(shù)的受威脅國，所以如何把握導(dǎo)航信號模擬技術(shù)來控制無人機(jī)、 輪船、汽車等交通工具的正常航跡，不影響公共秩序，同時為未來戰(zhàn)爭儲備成熟的導(dǎo)航干擾手段，已成為一個新穎而又重要的課題。目前導(dǎo)航干擾無人機(jī)、輪船、汽車等交通工具技術(shù)多采用干擾式欺騙，發(fā)送導(dǎo)航信號前必須通過繪測人工星歷數(shù)據(jù)來作為信號文件，普通的導(dǎo)航接收機(jī)接收信號時依賴于天線以及接收機(jī)的主機(jī)，接收機(jī)能夠捕獲到不定期衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并能夠跟蹤這些衛(wèi)星的運行；對所接收到的導(dǎo)航信號，具有變換、放大和處理的功能，但卻不能提供干擾信號實時發(fā)送的方法，也無法對信號以不同的文件形式進(jìn)行存儲。通過在利用模擬衛(wèi)星導(dǎo)航信號進(jìn)行實驗時發(fā)現(xiàn)，接收器需要40-60秒才能完成初始定位。定位時間過長直接影響到了模擬定位的效果，如果能夠提前錄制真實的數(shù)據(jù)作為信號文件，這將會大大提高導(dǎo)航信號干擾的效率，減輕工作人員的負(fù)擔(dān)，同時也大大提高了定位的效率。而且現(xiàn)有接收器都是通過串口通信方式來完成數(shù)據(jù)之間的傳輸與通信，通訊速度較慢影響了定位效率。
[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種專門基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法，將實時錄制的衛(wèi)星導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)換為最有用的星歷數(shù)據(jù)， 通過傳輸機(jī)制的方式將其實時地傳送到導(dǎo)航信號發(fā)送單元，這樣將更有利于干擾。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法，包括如下階段:[〇〇〇5]錄制衛(wèi)星信號階段:利用接收器接收由衛(wèi)星發(fā)射的衛(wèi)星導(dǎo)航信號，并將所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號傳送到通用軟件無線電裝置；
[0006]衛(wèi)星信號處理階段:所述通用軟件無線電裝置利用處理器解析所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號中的星歷文件并形成數(shù)據(jù)流，分別傳送所述數(shù)據(jù)流到存儲器以及信號發(fā)射端；
[0007]信號存儲階段:傳送到所述存儲器的數(shù)據(jù)流被進(jìn)一步解析，分別保存為可被分析的格式的文件。
[0008]本發(fā)明提出的所述基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法中，所述錄制衛(wèi)星信號階段包括下述步驟:
[0009]步驟A1:打開所述接收器，打開所述通用軟件無線電裝置通電并設(shè)定接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號的參數(shù)；
[0010]步驟A2:所述通用軟件無線電裝置根據(jù)參數(shù)建立接收信號狀態(tài)；
[0011]步驟A3:所述通用軟件無線電裝置開始接收所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號。
[0012]本發(fā)明提出的所述基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法中，所述衛(wèi)星信號處理階段包括以下步驟:
[0013]步驟B1:所述通用軟件無線電裝置將所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號以bin文件的形式存放； [〇〇14] 步驟B2:所述處理器的解析工具單元對信道進(jìn)行分析和追蹤，利用遙測解碼器對 bin文件里的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新解碼，得到rinex格式的星歷文件形成數(shù)據(jù)流；[〇〇15]步驟B3:所述解析工具單元建立傳輸機(jī)制，將所述數(shù)據(jù)流從所述解析工具單元傳送到存儲器以及發(fā)射工具單元。
[0016]本發(fā)明提出的所述基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法中，所述解析工具單元進(jìn)一步從所述星歷文件中提取導(dǎo)航數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)流中包含所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)。
[0017]本發(fā)明提出的所述基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法中，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]本發(fā)明的有益效果在于:
[0019]本發(fā)明具有能夠保證欺騙無人機(jī)、輪船、汽車等交通工具過程的實時性，通過使用本發(fā)明錄制方法能夠?qū)崟r錄制衛(wèi)星導(dǎo)航信號，實時地將錄制的衛(wèi)星導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)換為最有用的星歷數(shù)據(jù)，通過傳輸機(jī)制將其實時地傳送到導(dǎo)航信號發(fā)送單元，這樣將更有利于干擾。
[0020]高效率性:錄制的導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)換為最有用的星歷數(shù)據(jù)，通過解析單元自動產(chǎn)生的傳輸機(jī)制實時地傳送到導(dǎo)航信號發(fā)送單元，免去許多不必要的中間信息以及轉(zhuǎn)換過程，大大提高了發(fā)送的效率?！靖綀D說明】
[0021]圖1是本發(fā)明基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法的流程圖。
[0022]圖2是實現(xiàn)基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法的設(shè)備示意圖。 [〇〇23]圖3(a)是衛(wèi)星導(dǎo)航信號處理階段示意圖。[〇〇24]圖3(b)是衛(wèi)星導(dǎo)航信號存儲階段示意圖。【具體實施方式】
[0025]結(jié)合以下具體實施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實施本發(fā)明的過程、 條件、實驗方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識和公知常識，本發(fā)明沒有特別限制內(nèi)容。
[0026]本發(fā)明中有關(guān)的技術(shù)術(shù)語代表的含義如下:
[0027]Bin文件表示通過通用軟件無線電裝置采集的導(dǎo)航數(shù)據(jù)而生成的文件；
[0028]RINEX表不RINEX(Receiver Independent Exchange Format/與接收機(jī)無關(guān)的交換格式)是一種在導(dǎo)航測量應(yīng)用中普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式；[〇〇29] KML是一種基于XML語法與格式的、用于描述和保存地理信息(如點、線、圖像、多邊形和模型等)的編碼規(guī)范；[〇〇3〇] NMEA是(Nat1nal Marine Electronics Associat1n)為海用電子設(shè)備制定的標(biāo)準(zhǔn)格式；
[0031]如圖1所示，本發(fā)明是一種基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法包括如下三個階段:
[0032]錄制衛(wèi)星信號階段:打開所述接收器，打開所述通用軟件無線電裝置通電并設(shè)定接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號的參數(shù)，所述通用軟件無線電裝置根據(jù)參數(shù)建立接收信號狀態(tài)，所述通用軟件無線電裝置開始接收所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號。[〇〇33]衛(wèi)星信號處理階段:通用軟件無線電裝置將收到的衛(wèi)星信號以bin文件的形式存放于接收端;解析工具單元對信道進(jìn)行分析，追蹤，利用遙測解碼器對bin文件里的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新解碼，得到rinex格式的星歷文件，從中進(jìn)一步提取得到導(dǎo)航數(shù)據(jù);解析工具單元建立傳輸機(jī)制，將所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)從解析工具單元傳送到存儲器以及發(fā)射工具單元。本發(fā)明的解析工具單元不僅能夠解析bin數(shù)據(jù)文件形成rinex等格式文件，同時還能將rinex文件進(jìn)一步提取其中的導(dǎo)航數(shù)據(jù);所述解析工具單元同時能夠建立傳輸機(jī)制，將所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)從解析工具單元傳送到發(fā)射工具單元，大大簡化了數(shù)據(jù)從接收到發(fā)射的過程，提高了效率。 [〇〇34]信號存儲階段:存儲器端收到解析工具單元傳送來的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，并將其生成多種格式文件;解析出的文件最后存儲在指定的文件路徑下。其中，基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法中，所述的存儲器端能夠?qū)?dǎo)航數(shù)據(jù)生成RTCM、RINEX NAV、RINEX 0BS、NMEA、KML等多種格式文件，同時將這些數(shù)據(jù)文件存儲在指定的文件路徑下。
[0035]以下結(jié)合具體實例，對本發(fā)明導(dǎo)航信號錄制與修改方法作具體說明。[〇〇36]實現(xiàn)本發(fā)明基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法的設(shè)備如圖2所示，由通用軟件無線電裝置、處理器和發(fā)送端構(gòu)成，通用軟件無線電裝置并設(shè)定接收衛(wèi)星信號參數(shù)，其中需要一個大功率接收天線(即，接收器)，通用軟件無線電裝置設(shè)備信號采樣率為2.5M，天線規(guī)格為RX2,連線格式為int8,同時，在ubuntu軟件無線電窗口中運行接收設(shè)備，接收器信號燈在綠燈情況下，信號準(zhǔn)備被接受并存儲為.bin格式的文件。
[0037]接下來如圖3(a)，解析單元會自動追蹤bin文件中的數(shù)據(jù)隊列，并將數(shù)據(jù)隊列中的數(shù)據(jù)進(jìn)行重編譯，提取出純粹的星歷數(shù)據(jù)，包括衛(wèi)星鐘的參考時刻Toc、星歷的參考時刻 Toe、升交點角距余弦調(diào)和校正振幅Cue、軌道傾角余弦調(diào)和校正振幅Cic、軌道偏心率Ecc、 軌道升交點赤經(jīng)對時間的變化率Omgdot等，然后解析單元自動產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，將這些星歷數(shù)據(jù)逐一放入傳輸機(jī)制，而在發(fā)送端的程序處，開放接口來接收傳輸機(jī)制中傳送過來的數(shù)據(jù)。
[0038]在完成接收以及處理信號階段后，進(jìn)入信號存儲階段，如圖3(b)所示。得到的星歷數(shù)據(jù)在穿過傳輸機(jī)制之前存儲在一個星歷隊列中，解析單元進(jìn)入星歷隊列提取星歷數(shù)據(jù)， 經(jīng)過進(jìn)一步遙測解析以及位置，速度，時間求解器的編譯后，這些星歷數(shù)據(jù)分別被存儲進(jìn) RTCM、RINEX NAV、RINEX 0BS、NMEA、KML等多種格式文件中。并且這些文件被存儲在指定的文件路徑下，方便分析人員的分析與比較。[〇〇39]目前對于鑒別干擾交通工具導(dǎo)航的方法主要有三種，分別為:(1)用戶檢驗收到的星歷數(shù)據(jù)；(2)用戶采取多普勒頻移檢測；(3)用戶監(jiān)測信號功率變化率。
[0040]對于第一類鑒別方式，本發(fā)明由于在錄制時，錄制的是真實的導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)據(jù)，一旦用戶檢測星歷數(shù)據(jù)只能得到最為真實的測試結(jié)果，從而無法判斷交通工具行駛是否被干擾。
[0041]對于第二類鑒別方式，由于本發(fā)明在錄制時包含了導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的所有多普勒頻移數(shù)據(jù)，當(dāng)重新回放信號時，將重現(xiàn)錄制時的多普勒頻移變化，所以用戶也無法直接測得結(jié)果判斷交通工具行駛是否被干擾。
[0042]對于第三類鑒別方式，本發(fā)明由于在錄制到修改到轉(zhuǎn)發(fā)用得都是傳輸機(jī)制來實時傳送數(shù)據(jù)，所以得到信號都是實時傳送的，信號功率不會產(chǎn)生衰減，所以用戶也無法直接測得結(jié)果判斷交通工具行駛是否被干擾。[〇〇43]本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以上實施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書為保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法，其特征在于，包括如下階 段:錄制衛(wèi)星信號階段:利用接收器接收由衛(wèi)星發(fā)射的衛(wèi)星導(dǎo)航信號，并將所述衛(wèi)星導(dǎo)航 信號傳送到通用軟件無線電裝置；衛(wèi)星信號處理階段:所述通用軟件無線電裝置利用處理器解析所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號中的 星歷文件并形成數(shù)據(jù)流，分別傳送所述數(shù)據(jù)流到存儲器以及信號發(fā)射端；信號存儲階段:傳送到所述存儲器的數(shù)據(jù)流被進(jìn)一步解析，分別保存為可被分析的格 式的文件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法，其特征 在于，所述錄制衛(wèi)星信號階段包括下述步驟:步驟A1:打開所述接收器，打開所述通用軟件無線電裝置通電并設(shè)定接收衛(wèi)星導(dǎo)航信 號的參數(shù)；步驟A2:所述通用軟件無線電裝置根據(jù)參數(shù)建立接收信號狀態(tài)；步驟A3:所述通用軟件無線電裝置開始接收所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法，其特征 在于，所述衛(wèi)星信號處理階段包括以下步驟:步驟B1:所述通用軟件無線電裝置將所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號以bin文件的形式存放；步驟B2:所述處理器的解析工具單元對信道進(jìn)行分析和追蹤，利用遙測解碼器對bin文 件里的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新解碼，得到rinex格式的星歷文件形成數(shù)據(jù)流；步驟B3:所述解析工具單元建立傳輸機(jī)制，將所述數(shù)據(jù)流從所述解析工具單元傳送到 存儲器以及發(fā)射工具單元。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法，其特征 在于，所述解析工具單元進(jìn)一步從所述星歷文件中提取導(dǎo)航數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)流中包含所述 導(dǎo)航數(shù)據(jù)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于通用軟件無線電設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航信號錄制方法，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。
【文檔編號】G01S19/21GK106019320SQ201610319051
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】何道敬, 朱耀康, 喬銀榮
【申請人】華東師范大學(xué)