基于gmsk調制的非連續非周期信號的測距系統的制作方法
【專利摘要】基于GMSK調制的非連續非周期信號的測距系統，包括基站發射系統，高精度同步原子鐘和接收機終端設備，所述基站發射系統包括多個基站發射設備，基站發射設備在電文的起始標志位和電文信息中間產生固定的M序列，電文信息中將含有M序列起始時刻的時間信息，所構成的完整電文通過GMSK方式來調制載波。在解析出電文起始標志位時利用多個延時模塊對M序列產生模塊所產生的M序列進行延時，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行相關運算，得到多個相關值。處理器根據相關值恢復出M序列的相關特性曲線，就可以判斷出信號的傳輸延時，進而得到測距值。利用本發明能夠基于GMSK調制信號進行測距，為實現GMSK通信系統的定位功能奠定基礎。
【專利說明】基于GMSK調制的非連續非周期信號的測距系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于無線導航領域，涉及陸基定位和無線通信交叉應用學科，具體涉及一種基于高斯濾波最小頻移鍵控調制(GMSK,Gaussian filtered Minimum Shift Keying)的非連續非周期信號的測距系統。
【背景技術】
[0002]GMSK信號具有很好的頻譜和功率特性，可以提高系統的頻譜利用率和通信質量，因此它廣泛用于船舶自動識別系統(AIS, Automatic identification System),全球移動通信(GSM,Global System of Mobile communication)等通信系統。衛星導航系統的脆弱性以及人們對室內、惡劣天氣等復雜環境定位的需求，決定了在現有廣泛應用的通信系統基礎上增加導航定位功能的研究是很有意義的。但是，現有的測距定位系統都是基于連續的周期信號，容易實現測距功能，而AIS、GSM等通信系統采用的是GMSK調試方式，調制后的信號不是單一頻率的，而且系統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非周期的。因此，有必要深入研究這種基于GMSK調制的非連續非周期信號的測距技術，從而為實現GMSK通信系統的定位功能奠定基礎。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是提供一種基于GMSK調制的非連續非周期信號的測距系統，它利用現有的GMSK通信系統基站的硬件設施，根據基站發射的信號測量接收機到基站的距離，為實現GMSK通信系統的定位功能提供原始的測距值。
[0004]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:
基于GMSK調制的非連續非周期信號的測距系統，包括基站發射系統1，高精度同步原子鐘2和接收機終端設備3 ；
所述基站發射系統I包括多個基站發射設備4，所述的多個基站發射設備4位置固定，并且通過高精度同步原子鐘2進行時間同步；
所述基站發射設備4由數字中頻信號發生器5、DA轉換模塊6和上變頻模塊7組成，在發射電文的起始標志位和電文信息中間產生固定的M序列，電文信息中將含有M序列起始時刻的時間信息，所構成的完整電文通過GMSK方式來調制載波；
所述的接收機終端設備3包括下變頻模塊8、AD轉換模塊9、和數字中頻信號處理器
10 ；
所述的數字中頻信號處理器10由載波剝離模塊11、M序列產生模塊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；接收信號經過下變頻模塊8和AD轉換模塊9，變成數字中頻信號，在數字中頻信號處理器10中，信號經過載波剝離模塊11和解碼模塊15的處理后，就可以恢復原始的電文信息，實現系統正常的通信功能，并在解析出電文起始標志位時實現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序列產生模塊12所產生的M序列進行延時，得到N個等間隔延時的序列，分別與經過載波剝離模塊11之后的信號進行相關運算；處理器根據相關值恢復出M序列的相關特性曲線17，就可以判斷出信號的傳輸延時，從而為實現系統的定位功能提供原始的測距值。
[0005]具體處理步驟如下:
I)在基站發射設備4的數字中頻信號發生器5中，生成固定的M序列，添加在發射電文的起始標志位和電文內容之間，并將M序列起始時刻的時間信息添加在電文中，對電文進行編碼后采用GMSK方式調制載波。
[0006]2)調制后的信號經過DA轉換模塊6和上變頻模塊7，再經過功率放大后通過天線發射出去。
[0007]3)接收機終端設備3將接收的信號經過下變頻模塊8和AD轉換模塊9的處理后，接入數字中頻信號處理器10。
[0008]4)數字中頻信號處理器10中，接收信號首先經過載波剝離模塊11進行載波剝離，之后信號經過解碼模塊15，解析電文。
[0009]5)處理器模塊16根據解析出的電文起始標志位，粗略跟蹤輸入信號，然后控制M序列產生模塊12，使其所產生的M序列經過多個延時模塊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行相關運算，運算結果送給處理器。
[0010]6)處理器模塊16根據相關運算的結果，恢復出M序列的相關特性曲線17，并由此可以獲得準確的信號傳輸延時。
[0011]本發明的有益效果是:利用本發明能夠基于GMSK調制的非連續非周期信號進行測距，為實現GMSK通信系統的定位功能奠定基礎。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的基于GMSK調制的非連續非周期信號的測距系統的結構框圖；
圖2是本發明的基站發射設備的結構框圖。
[0013]圖3是本發明的接收機終端設備的結構框圖。
[0014]圖4是本發明恢復的M序列相關特性曲線圖。
[0015]圖中:1、基站發射系統，2、高精度同步原子鐘，3、接收機終端設備，4、基站發射設備，5、數字中頻信號發生器，6、DA轉換模塊，7、上變頻模塊，8、下變頻模塊，9、AD轉換模塊，
10、數字中頻信號處理器，11、載波剝離模塊，12、M序列產生模塊，13、延時模塊，14、運算模塊，15、解碼模塊，16、處理器模塊，17、恢復的M序列相關特性曲線。
【具體實施方式】
[0016]下面，將本發明應用于AIS通信系統，通過實例對本發明做進一步說明。
[0017]實施例一:
(I) AIS基站發射信號
AIS基站發射設備從UTC時間2013年3月20日10:46的時隙起始時刻開始，依次發出24位先驗序列(010101010101010101010101)，8位起始標志位(01111110)，15位M序列(111101011001000),電文號(20)，AIS 基站 MMSI (04113125)，諱度(3843.563792)，經度(12125.267379)，高度(0095.3758)。
[0018](2)船舶AIS終端設備接收信號測距首先通過數字中頻信號處理器10中的解碼模塊15，解析出先驗序列和起始標志位，實現對輸入信號的粗略跟蹤，然后產生32個延遲間隔為IOus的M序列與剝離載波后的信號做相關運算，得到32組相關值，處理器16根據這些數值恢復M序列的相關特性曲線，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
【權利要求】
1.基于GMSK調制的非連續非周期信號的測距系統，其特征在于包括基站發射系統(O,高精度同步原子鐘(2)和接收機終端設備(3)。
2.根據權利要求1所述的基于GMSK調制的非連續非周期信號的測距系統，其特征在于所述基站發射系統(I)包括多個基站發射設備(4)，所述的多個基站發射設備(4)位置固定，并且通過高精度同步原子鐘進行時間同步。
3.根據權利要求2所述的基于GMSK調制的非連續非周期信號的測距系統，其特征在于所述基站發射設備由數字中頻信號發生器(5)、DA轉換模塊(6)和上變頻模塊(7)組成，在發射電文的起始標志位和電文信息中間產生固定的M序列，電文信息中將含有M序列起始時刻的時間信息，所構成的完整電文通過GMSK方式來調制載波。
4.根據權利要求1所述的基于GMSK調制的非連續非周期信號的測距系統，其特征在于所述的接收機終端設備(3)包括下變頻模塊(8)、AD轉換模塊(9)、和數字中頻信號處理器(10)。
5.根據權利要求4所述的基于GMSK調制的非連續非周期信號的測距系統，其特征在于所述的數字中頻信號處理器(10)由載波剝離模塊(11)、M序列產生模塊(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；接收信號經過下變頻模塊(8)和AD轉換模塊(9)，變成數字中頻信號，在數字中頻信號處理器(10)中，信號經過載波剝離模塊(11)和解碼模塊(15)的處理后，就可以恢復原始的電文信息，實現系統正常的通信功能，并在解析出電文起始標志位時實現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序列產生模塊所產生的M序列進行延時，得到N個等間隔延時的序列，分別與經過載波剝離模塊(11)之后的信號進行相關運算；處理器根據相關值恢復出M序列的相關特性曲線(17)，就可以判斷出信號的傳輸延時，從而為實現系統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 優先權日:2013年8月22日
【發明者】孫曉文, 胡偉, 張淑芳 申請人:大連海事大學, 交通運輸部海事局