一种支持北斗短报文通信及定位的卫星信号转发系统及方法与流程

本发明涉及卫星导航与无线通信交叉，更具体的是涉及一种支持北斗短报文通信及定位的卫星信号转发系统及方法。

背景技术：

1、北斗卫星导航系统（bds）可提供定位、授时及短报文通信服务，已广泛应用于交通运输、应急救援、电力巡检、矿山监测及野外作业等领域，在室内建筑、地下隧道、船舱密闭空间、电磁屏蔽测试室等卫星信号受严重遮挡或干扰的场景中，用户终端设备因信噪比过低，无法稳定接收北斗卫星定位信号，亦无法可靠向卫星发送短报文通信信号，导致形成定位与通信双重盲区；

2、现有卫星信号转发设备主要采用单向转发架构：其定位信号转发链路虽能将室外接收的北斗卫星定位信号经放大后转发至室内，但未配置独立的短报文通信信号转发链路，无法支持终端设备向卫星回传短报文，部分设备虽尝试集成双向功能，但其定位信号转发链路与短报文通信信号转发链路共用射频通道与滤波器件，导致下行定位信号易受上行短报文发射信号串扰，定位精度劣化，且其短报文通信信号转发链路缺乏功率检测与增益动态调节能力，致使终端设备上行链路通信可靠性不足；

3、因此，有必要提供一种能够在卫星信号受遮挡场景中同时实现定位信号覆盖和北斗短报文通信转发，并能够对短报文通信信号进行功率检测和增益调节的卫星信号转发系统及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够在卫星信号受遮挡场景中同时实现定位信号覆盖和北斗短报文通信转发，并能够对短报文通信信号进行功率检测和增益调节的卫星信号转发系统及方法。

2、本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

3、本发明提供一种支持北斗短报文通信及定位的卫星信号转发系统，包括室内天线、室外天线和中转器；所述室内天线通过室内射频线缆与中转器连接，所述室外天线通过室外射频线缆与中转器连接；所述中转器设有中转模块；所述中转器内设有中转模块，所述中转模块包括有相互独立的定位信号转发链路和短报文通信信号转发链路；所述定位信号转发链路配置为：接收经室外天线输入的北斗卫星定位信号，依次进行滤波及放大处理，并将处理后的定位信号经室内射频线缆输出至室内天线；所述短报文通信信号转发链路配置为：接收经室内天线输入的北斗短报文通信信号，依次进行功率检测、增益调节、滤波及放大处理，并将处理后的短报文通信信号经室外射频线缆输出至室外天线。

4、根据本发明的一个实施方式，所述中转模块包括有室内接口单元、室内馈电网络单元、电源网络单元、电源接口单元、第一级分频网络单元、耦合网络单元、数控衰减器、检波器、跟随器、单片机、调试接口单元、数据传输接口单元、上行射频放大器、第二级分频网络单元、下行射频放大器、滤波器输入接口单元、滤波器输出接口单元、室外馈电网络单元和室外接口单元；室内接口单元与室内馈电网络单元连接；室内馈电网络单元分别与电源网络单元、第一级分频网络单元连接；第一级分频网络单元分别与耦合网络单元连接、滤波器输出接口单元连接；耦合网络单元分别与数控衰减器、检波器连接；数控衰减器分别与单片机、上行射频放大器连接；检波器通过跟随器与单片机；单片机分别与调试接口单元、数据传输接口单元连接；上行射频放大器与第二级分频网络单元连接；第二级分频网络单元分别与下行射频放大器、室外馈电网络单元连接；室外馈电网络单元分别与电源网络单元、室外接口单元连接；下行射频放大器与滤波器输入接口单元连接；电源网络单元与电源接口单元连接；滤波器输入接口单元、滤波器输出接口单元均与腔体滤波器连接；所述短报文通信信号转发链路配置为：依次经由室内天线、室内射频线缆、室内接口单元、室内馈电网络单元、第一级分频网络单元、耦合网络单元、数控衰减器、上行射频放大器、第二级分频网络单元、室外馈电网络单元、室外接口单元、室外射频线缆至室外天线；所述定位信号转发链路配置为：依次经由室外天线、室外射频线缆、室外接口单元、室外馈电网络单元、第二级分频网络单元、下行射频放大器、滤波器输入接口单元、腔体滤波器、滤波器输出接口单元、第一级分频网络单元、室内馈电网络单元、室内接口单元、室内射频线缆至室内天线；所述中转模块设于中转器内，所述中转器为承载中转模块的物理设备。

5、根据本发明的一个实施方式，所述耦合网络单元配置为：从短报文通信信号中耦合出检测信号；检波器配置为：对所述检测信号进行功率检波，生成检测电压；跟随器配置为：对检测电压进行放大，提高其驱动能力以便单片机采集；单片机配置为：根据所述检测电压生成增益控制信号，并根据所述增益控制信号控制所述数控衰减器的衰减量。

6、根据本发明的一个实施方式，还包括供电模块；所述供电模块包括电源适配器和电源网络单元；所述电源适配器配置为：将外部交流电转换为直流电，并经电源接口单元输入至电源网络单元；所述电源网络单元配置为：对所述直流电进行电压转换、滤波及稳压处理，生成供中转模块中各功能单元使用的一组工作电压。

7、根据本发明的一个实施方式，所述腔体滤波器配置为：对经下行射频放大器输出的北斗卫星定位信号进行选频滤波，并抑制短报文通信信号转发链路中经第二级分频网络单元泄露出的发射信号，经滤波器输入接口单元、腔体滤波器及滤波器输出接口单元反向耦合进入定位信号转发链路。

8、根据本发明的一个实施方式，所述中转器包括有机箱上盖、机箱箱体、印制电路板、机箱面板和电源适配器；机箱箱体一侧为封闭设置，另一侧设有机箱面板；机箱箱体底部封闭设置，其顶部设有机箱上盖；印制电路板、腔体滤波器、电源适配器均通过螺栓与机箱箱体内底部设有的固定螺柱孔螺接配合；机箱面板设有：数据传输接口槽，通过印制导线与印制电路板上的数据传输接口单元电连接；串口调试接口槽，通过印制导线与印制电路板上的调试接口单元电连接；第一天线接口槽，通过印制导线与印制电路板上的室内接口单元电连接；第二天线接口槽，通过印制导线与印制电路板上的室外接口单元电连接；交流电源接口槽，通过印制导线与印制电路板上的电源接口单元电连接；所述印制电路板集成有室内接口单元、室内馈电网络单元、电源网络单元、第一级分频网络单元、耦合网络单元、数控衰减器、检波器、跟随器、单片机、调试接口单元、数据传输接口单元、上行射频放大器、第二级分频网络单元、下行射频放大器、室外馈电网络单元及室外接口单元。

9、根据本发明的一个实施方式，所述印制电路板包括有：第一板上串口数字连接器，为调试接口单元的功能实现单元；第二板上串口数字连接器，为数据传输接口单元的功能实现单元；第一射频连接器，为室内接口单元的功能实现单元；滤波器输出连接器，为滤波器输出接口单元的功能实现单元；滤波器输入连接器，为滤波器输入接口单元的功能实现单元；第二射频连接器，为室外接口单元的功能实现单元；集成电路芯片，为单片机的功能实现单元；检波芯片，为检波器的功能实现单元；运放电压跟随芯片，为跟随器的功能实现单元；耦合器芯片，为耦合网络单元的功能实现单元；数控衰减芯片，为数控衰减器的功能实现单元；板上电源芯片，为电源网络单元的功能实现单元；板上电源输入口，为电源接口单元的功能实现单元；室外馈电电路，为室外馈电网络单元的功能实现单元；上行射频放大芯片，为上行射频放大器的功能实现单元；上行窄带滤波器，为短报文通信信号转发链路中滤波功能的功能实现单元；室外功分器芯片，为第二级分频网络单元的功能实现单元；下行射频放大芯片，为下行射频放大器的功能实现单元；室内功分器芯片，为第一级分频网络单元的功能实现单元；室内馈电电路，为室内馈电网络单元的功能实现单元。

10、根据本发明的一个实施方式，所述印制电路板上设置有用于安装屏蔽罩的安装区域，所述屏蔽罩用于对所述短报文通信信号转发链路和/或所述定位信号转发链路中的射频电路进行电磁屏蔽。

11、本发明还提供一种支持北斗短报文通信及定位的卫星信号转发方法，基于上述实施方式的本发明还提供一种支持北斗短报文通信及定位的卫星信号转发系统实现，包括有：通过室外天线接收北斗卫星定位信号，并经室外射频线缆将所述北斗卫星定位信号传输至中转模块中的室外接口单元；通过中转模块中的定位信号转发链路，依次经室外馈电网络单元、第二级分频网络单元、下行射频放大器、滤波器输入接口单元、腔体滤波器、滤波器输出接口单元、第一级分频网络单元、室内馈电网络单元及室内接口单元，对所述北斗卫星定位信号进行滤波及放大处理，并将处理后的北斗卫星定位信号经室内射频线缆传输至室内天线；通过室内天线接收终端设备发出的北斗短报文通信信号，并经室内射频线缆将所述北斗短报文通信信号传输至中转模块中的室内接口单元；通过中转模块中的耦合网络单元从所述北斗短报文通信信号中耦合出检测信号；通过检波器对所述检测信号进行功率检波，生成检测电压，并通过跟随器对检测电压进行放大，提高其驱动能力以便单片机采集；通过单片机根据所述检测电压生成增益控制信号，并根据所述增益控制信号控制数控衰减器的衰减量，以调节短报文通信信号转发链路的链路增益；通过上行射频放大器对增益调节后的北斗短报文通信信号进行放大，并通过上行窄带滤波器进行滤波处理；将处理后的北斗短报文通信信号依次经第二级分频网络单元、室外馈电网络单元及室外接口单元，经室外射频线缆传输至室外天线；通过室外天线向北斗卫星转发处理后的北斗短报文通信信号。

12、本发明的有益效果如下：

13、本发明通过设置相互独立的定位信号转发链路与短报文通信信号转发链路，实现上下行信号物理隔离；利用腔体滤波器抑制上行发射信号对下行接收通路的串扰；采用耦合网络单元、检波器、跟随器与单片机构成闭环增益调节机制，实时检测输入功率并动态调节数控衰减器，保障短报文信号稳定输出，从而在室内、地下等卫星信号受遮挡场景中，同步实现北斗定位信号可靠覆盖与短报文通信稳定转发，并具备功率检测与增益调节能力。