基于gmsk調(diào)制的非連續(xù)非周期信號的測距系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】基于GMSK調(diào)制的非連續(xù)非周期信號的測距系統(tǒng)，包括基站發(fā)射系統(tǒng)，高精度同步原子鐘和接收機終端設(shè)備，所述基站發(fā)射系統(tǒng)包括多個基站發(fā)射設(shè)備，基站發(fā)射設(shè)備在電文的起始標(biāo)志位和電文信息中間產(chǎn)生固定的M序列，電文信息中將含有M序列起始時刻的時間信息，所構(gòu)成的完整電文通過GMSK方式來調(diào)制載波。在解析出電文起始標(biāo)志位時利用多個延時模塊對M序列產(chǎn)生模塊所產(chǎn)生的M序列進(jìn)行延時，得到多個等間隔延時的序列，分別與剝離載波之后的信號進(jìn)行相關(guān)運算，得到多個相關(guān)值。處理器根據(jù)相關(guān)值恢復(fù)出M序列的相關(guān)特性曲線，就可以判斷出信號的傳輸延時，進(jìn)而得到測距值。利用本發(fā)明能夠基于GMSK調(diào)制信號進(jìn)行測距，為實現(xiàn)GMSK通信系統(tǒng)的定位功能奠定基礎(chǔ)。
【專利說明】基于GMSK調(diào)制的非連續(xù)非周期信號的測距系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線導(dǎo)航領(lǐng)域，涉及陸基定位和無線通信交叉應(yīng)用學(xué)科，具體涉及一種基于高斯濾波最小頻移鍵控調(diào)制(GMSK,Gaussian filtered Minimum Shift Keying)的非連續(xù)非周期信號的測距系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]GMSK信號具有很好的頻譜和功率特性，可以提高系統(tǒng)的頻譜利用率和通信質(zhì)量，因此它廣泛用于船舶自動識別系統(tǒng)(AIS, Automatic identification System),全球移動通信(GSM,Global System of Mobile communication)等通信系統(tǒng)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的脆弱性以及人們對室內(nèi)、惡劣天氣等復(fù)雜環(huán)境定位的需求，決定了在現(xiàn)有廣泛應(yīng)用的通信系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加導(dǎo)航定位功能的研究是很有意義的。但是，現(xiàn)有的測距定位系統(tǒng)都是基于連續(xù)的周期信號，容易實現(xiàn)測距功能，而AIS、GSM等通信系統(tǒng)采用的是GMSK調(diào)試方式，調(diào)制后的信號不是單一頻率的，而且系統(tǒng)在兩次通信之間會有隨機的時間間隔，也就是說通信的信號是非連續(xù)非周期的。因此，有必要深入研究這種基于GMSK調(diào)制的非連續(xù)非周期信號的測距技術(shù)，從而為實現(xiàn)GMSK通信系統(tǒng)的定位功能奠定基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是提供一種基于GMSK調(diào)制的非連續(xù)非周期信號的測距系統(tǒng)，它利用現(xiàn)有的GMSK通信系統(tǒng)基站的硬件設(shè)施，根據(jù)基站發(fā)射的信號測量接收機到基站的距離，為實現(xiàn)GMSK通信系統(tǒng)的定位功能提供原始的測距值。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
基于GMSK調(diào)制的非連續(xù)非周期信號的測距系統(tǒng)，包括基站發(fā)射系統(tǒng)1，高精度同步原子鐘2和接收機終端設(shè)備3 ；
所述基站發(fā)射系統(tǒng)I包括多個基站發(fā)射設(shè)備4，所述的多個基站發(fā)射設(shè)備4位置固定，并且通過高精度同步原子鐘2進(jìn)行時間同步；
所述基站發(fā)射設(shè)備4由數(shù)字中頻信號發(fā)生器5、DA轉(zhuǎn)換模塊6和上變頻模塊7組成，在發(fā)射電文的起始標(biāo)志位和電文信息中間產(chǎn)生固定的M序列，電文信息中將含有M序列起始時刻的時間信息，所構(gòu)成的完整電文通過GMSK方式來調(diào)制載波；
所述的接收機終端設(shè)備3包括下變頻模塊8、AD轉(zhuǎn)換模塊9、和數(shù)字中頻信號處理器
10 ；
所述的數(shù)字中頻信號處理器10由載波剝離模塊11、M序列產(chǎn)生模塊12、延時模塊13、運算模塊14、解碼模塊15和處理器模塊16組成；接收信號經(jīng)過下變頻模塊8和AD轉(zhuǎn)換模塊9，變成數(shù)字中頻信號，在數(shù)字中頻信號處理器10中，信號經(jīng)過載波剝離模塊11和解碼模塊15的處理后，就可以恢復(fù)原始的電文信息，實現(xiàn)系統(tǒng)正常的通信功能，并在解析出電文起始標(biāo)志位時實現(xiàn)對輸入信號的粗略跟蹤；粗略跟蹤到輸入信號后，利用多個延時模塊13對M序列產(chǎn)生模塊12所產(chǎn)生的M序列進(jìn)行延時，得到N個等間隔延時的序列，分別與經(jīng)過載波剝離模塊11之后的信號進(jìn)行相關(guān)運算；處理器根據(jù)相關(guān)值恢復(fù)出M序列的相關(guān)特性曲線17，就可以判斷出信號的傳輸延時，從而為實現(xiàn)系統(tǒng)的定位功能提供原始的測距值。
[0005]具體處理步驟如下:
I)在基站發(fā)射設(shè)備4的數(shù)字中頻信號發(fā)生器5中，生成固定的M序列，添加在發(fā)射電文的起始標(biāo)志位和電文內(nèi)容之間，并將M序列起始時刻的時間信息添加在電文中，對電文進(jìn)行編碼后采用GMSK方式調(diào)制載波。
[0006]2)調(diào)制后的信號經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換模塊6和上變頻模塊7，再經(jīng)過功率放大后通過天線發(fā)射出去。
[0007]3)接收機終端設(shè)備3將接收的信號經(jīng)過下變頻模塊8和AD轉(zhuǎn)換模塊9的處理后，接入數(shù)字中頻信號處理器10。
[0008]4)數(shù)字中頻信號處理器10中，接收信號首先經(jīng)過載波剝離模塊11進(jìn)行載波剝離，之后信號經(jīng)過解碼模塊15，解析電文。
[0009]5)處理器模塊16根據(jù)解析出的電文起始標(biāo)志位，粗略跟蹤輸入信號，然后控制M序列產(chǎn)生模塊12，使其所產(chǎn)生的M序列經(jīng)過多個延時模塊13，得到N個等間隔延時的序列，分別與剝離了載波后的信號進(jìn)行相關(guān)運算，運算結(jié)果送給處理器。
[0010]6)處理器模塊16根據(jù)相關(guān)運算的結(jié)果，恢復(fù)出M序列的相關(guān)特性曲線17，并由此可以獲得準(zhǔn)確的信號傳輸延時。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:利用本發(fā)明能夠基于GMSK調(diào)制的非連續(xù)非周期信號進(jìn)行測距，為實現(xiàn)GMSK通信系統(tǒng)的定位功能奠定基礎(chǔ)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的基于GMSK調(diào)制的非連續(xù)非周期信號的測距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明的基站發(fā)射設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的接收機終端設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖4是本發(fā)明恢復(fù)的M序列相關(guān)特性曲線圖。
[0015]圖中:1、基站發(fā)射系統(tǒng)，2、高精度同步原子鐘，3、接收機終端設(shè)備，4、基站發(fā)射設(shè)備，5、數(shù)字中頻信號發(fā)生器，6、DA轉(zhuǎn)換模塊，7、上變頻模塊，8、下變頻模塊，9、AD轉(zhuǎn)換模塊，
10、數(shù)字中頻信號處理器，11、載波剝離模塊，12、M序列產(chǎn)生模塊，13、延時模塊，14、運算模塊，15、解碼模塊，16、處理器模塊，17、恢復(fù)的M序列相關(guān)特性曲線。
【具體實施方式】
[0016]下面，將本發(fā)明應(yīng)用于AIS通信系統(tǒng)，通過實例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0017]實施例一:
(I) AIS基站發(fā)射信號
AIS基站發(fā)射設(shè)備從UTC時間2013年3月20日10:46的時隙起始時刻開始，依次發(fā)出24位先驗序列(010101010101010101010101)，8位起始標(biāo)志位(01111110)，15位M序列(111101011001000),電文號(20)，AIS 基站 MMSI (04113125)，諱度(3843.563792)，經(jīng)度(12125.267379)，高度(0095.3758)。
[0018](2)船舶AIS終端設(shè)備接收信號測距首先通過數(shù)字中頻信號處理器10中的解碼模塊15，解析出先驗序列和起始標(biāo)志位，實現(xiàn)對輸入信號的粗略跟蹤，然后產(chǎn)生32個延遲間隔為IOus的M序列與剝離載波后的信號做相關(guān)運算，得到32組相關(guān)值，處理器16根據(jù)這些數(shù)值恢復(fù)M序列的相關(guān)特性曲線，通過最大值的位置得到信號傳輸延時為46583ns，由此可以測得終端到基站的距離
【權(quán)利要求】
1.基于GMSK調(diào)制的非連續(xù)非周期信號的測距系統(tǒng)，其特征在于包括基站發(fā)射系統(tǒng)(O,高精度同步原子鐘(2)和接收機終端設(shè)備(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GMSK調(diào)制的非連續(xù)非周期信號的測距系統(tǒng)，其特征在于所述基站發(fā)射系統(tǒng)(I)包括多個基站發(fā)射設(shè)備(4)，所述的多個基站發(fā)射設(shè)備(4)位置固定，并且通過高精度同步原子鐘進(jìn)行時間同步。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于GMSK調(diào)制的非連續(xù)非周期信號的測距系統(tǒng)，其特征在于所述基站發(fā)射設(shè)備由數(shù)字中頻信號發(fā)生器(5)、DA轉(zhuǎn)換模塊(6)和上變頻模塊(7)組成，在發(fā)射電文的起始標(biāo)志位和電文信息中間產(chǎn)生固定的M序列，電文信息中將含有M序列起始時刻的時間信息，所構(gòu)成的完整電文通過GMSK方式來調(diào)制載波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GMSK調(diào)制的非連續(xù)非周期信號的測距系統(tǒng)，其特征在于所述的接收機終端設(shè)備(3)包括下變頻模塊(8)、AD轉(zhuǎn)換模塊(9)、和數(shù)字中頻信號處理器(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于GMSK調(diào)制的非連續(xù)非周期信號的測距系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)字中頻信號處理器(10)由載波剝離模塊(11)、M序列產(chǎn)生模塊(12)、延時模塊(13)、運算模塊(14)、解碼模塊(15)和處理器模塊(16)組成；接收信號經(jīng)過下變頻模塊(8)和AD轉(zhuǎn)換模塊(9)，變成數(shù)字中頻信號，在數(shù)字中頻信號處理器(10)中，信號經(jīng)過載波剝離模塊(11)和解碼模塊(15)的處理后，就可以恢復(fù)原始的電文信息，實現(xiàn)系統(tǒng)正常的通信功能，并在解析出電文起始標(biāo)志位時實現(xiàn)對輸入信號的粗略跟蹤；粗略跟蹤到輸入信號后，利用多個延時模塊(13)對M序列產(chǎn)生模塊所產(chǎn)生的M序列進(jìn)行延時，得到N個等間隔延時的序列，分別與經(jīng)過載波剝離模塊(11)之后的信號進(jìn)行相關(guān)運算；處理器根據(jù)相關(guān)值恢復(fù)出M序列的相關(guān)特性曲線(17)，就可以判斷出信號的傳輸延時，從而為實現(xiàn)系統(tǒng)的定位功能提供原始的測距值。
【文檔編號】G01S11/08GK103439705SQ201310367950
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】孫曉文, 胡偉, 張淑芳 申請人:大連海事大學(xué), 交通運輸部海事局