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专利号: 2021111849943
申请人: 湖南师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于北斗卫星的高精度多普勒频率测量系统,其特征在于:包括多普勒频率产生模块、脉冲变换模块、精密时钟频率模块、第一计数器模块、DDS频率合成模块、闸门信号产生模块、第二计数器模块、数据处理模块、显示模块和电源模块;所述多普勒频率产生模块的信号输出端连接脉冲变换模块的信号输入端,所述脉冲变换模块的信号输出端分别连接第一计数器模块的信号输入端和闸门信号产生模块的信号输入端,所述第一计数器模块的信号输出端分别连接DDS频率合成模块的信号输入端和数据处理模块的信号输入端,所述精密时钟频率模块的信号输出端连接DDS频率合成模块的信号输入端,所述DDS频率合成模块的信号输出端连接闸门信号产生模块的信号输入端,所述闸门信号产生模块的信号输出端连接第二计数器模块的信号输入端,所述第二计数器模块的信号输出端连接数据处理模块的信号输入端,数据处理模块的信号输出端连接显示模块的信号输入端;

所述多普勒频率产生模块由北斗接收机组成,用于接收北斗卫星B1波段频率信号;

所述脉冲变换模块由脉冲变换电路组成,用于将北斗卫星B1波段频率信号转换为北斗线脉冲信号;所述的脉冲变换电路由施密特触发器74LS14N芯片、逻辑与门74LS08D芯片、触发器74LS375N芯片和逻辑非门74LS04N芯片组成,所述施密特触发器74LS14N芯片的信号输入端连接多普勒频率产生模块的信号输出端,所述施密特触发器74LS14N芯片的信号输出端分别连接逻辑与门74LS08D芯片的A信号输入端和触发器74LS375N芯片的信号输入端,所述触发器74LS375N芯片的信号输出端连接逻辑非门74LS04N芯片的信号输入端,所述逻辑非门74LS04N芯片的信号输出端连接逻辑与门74LS08D芯片的B信号输入端,所述逻辑与门

74LS08D芯片的信号输出端为脉冲变换模块的信号输出端;

所述密时钟频率模块,由高稳晶体振荡器组成,用以提供DDS频率合成模块的外部时钟频率;

所述第一计数器模块,由FPGA内部的计数器组成,用以实时测量北斗线脉冲信号的频率,获得第一频率值;

所述DDS频率合成模块由DDS直接频率合成器组成,用以产生频率为第一频率值的北斗准多普勒信号;

所述闸门信号产生模块由群相位重合点脉冲电路组成,用以提供第二计数器模块的实际闸门开关信号;

所述第二计数器模块,由FPGA内部的计数器组成,主要用于产生以第一频率值为标准频率的实时北斗多普勒频移,获得第二频率值;

所述数据处理模块由单片机组成,主要用于处理第一频率值和第二频率值,获得北斗多普勒频率测量结果;

所述显示模块,用于接收北斗多普勒频率测量结果并进行显示;

所述电源模块用于对整个系统进行供电。

2.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的高精度多普勒频率测量系统,其特征在于:所述的北斗接收机采用XHTF7107‑B型北斗接收机。

3. 根据权利要求1所述的基于北斗卫星的高精度多普勒频率测量系统,其特征在于:所述的高稳晶体振荡器采用高性能OSA 5MHz OCXO8607B晶体振荡器,其时钟频率的秒级频率稳定度为5E‑13量级。

4.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的高精度多普勒频率测量系统,其特征在于:所述的FPGA采用Cyclone IV芯片EP4CE75,用于实现74LS 系列芯片的逻辑功能及由硬件描述语言通过编程实现的第一计数器和第二计数器。

5.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的高精度多普勒频率测量系统,其特征在于:所‑7述的DDS直接频率合成器采用AD9858芯片,其时钟频率的秒级频率稳定度为10 量级。

6.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的高精度多普勒频率测量系统,其特征在于:所述的群相位重合点脉冲电路采用逻辑与门74LS08D芯片。

7.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的高精度多普勒频率测量系统,其特征在于:所述的单片机采用单片机STM32 F103C8T6 芯片。

8.一种利用权利要求1‑7所述的基于北斗卫星的高精度多普勒频率测量系统进行的测量方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1: 利用FPGA技术,将北斗接收机接收到的北斗多普勒信号送入脉冲变换电路,获得北斗线脉冲信号;

步骤2: 将FPGA内部时钟频率进行锁相倍频至100MHz并对北斗线脉冲信号进行填充测量,获得第一频率值分别送入DDS频率合成器模块和数据处理模块;

步骤3: 通过第一频率值对DDS频率合成器模块外部时钟频率的控制,产生频率为第一频率值的北斗准多普勒信号;

步骤4:将北斗准多普勒信号和北斗线脉冲信号同时送入闸门信号产生模块进行群相位重合点脉冲检测,获得的群相位重合点脉冲被作为第二计数器模块的开门信号和关门信号;

步骤5: 将FPGA内部时钟频率锁相倍频至100MHz,在开门信号和关门信号所形成的实际闸门时间内进行脉冲计数,获得两个群相位重合点脉冲之间的时间间隔值并送入数据处理模块转换为第二频率值即北斗多普勒频移;

步骤6:利用数据处理模块对第二频率值与来自第一计数器模块的第一频率值进行处理,最终获得北斗多普勒频率。