本发明涉及一种罗兰-C授时信号模拟器，其特征在于：模拟器主控单元根据阵列键盘的输入对模拟器相关参数进行配置，并将上述信息输出信号模拟单元；信号模拟单元根据相关参数模拟产生四路信号输出信号合成调节单元；信号合成调节单元将四路数字信号转换成模拟信号，产生并输出罗兰-C授时信号；时间频率基准单元输出10MHz频率信号至信号模拟单元，输出1PPS定时信号至信号模拟单元，输出时间信息至模拟器主控单元。本发明的罗兰-C授时信号模拟器，在任何地方模拟罗兰-C台站发播的长波授时信号，并兼顾授时信号的实时性，以满足罗兰-C系统建设与维护需求以及罗兰-C授时接收机研制调试、时延标定以及抗噪与抗干扰性能测试等需求。
1.一种罗兰-C授时信号模拟器，其特征在于包括模拟器主控单元、时间频率基准单元、信号模拟单元和信号合成调节单元；模拟器主控单元根据阵列键盘的输入对模拟器相关参数进行配置，同时将输入的时间信息按照罗兰-C电文格式进行编排，并将上述信息输出至与其联接的信号模拟单元；信号模拟单元根据相关参数模拟产生罗兰-C授时地波信号、天波信号、随机噪声和连续波，并将这四路信号输出至与其联接的信号合成调节单元；
信号合成调节单元将四路数字信号转换成模拟信号，产生并输出罗兰-C授时信号；时间频率基准单元根据模拟器主控单元输入至本单元的时频参数进行频率和时间源的选择，输出
10MHz频率信号至信号模拟单元，输出1PPS定时信号至信号模拟单元，输出时间信息至模拟器主控单元；所述的相关参数为：信号参数、天波参数、连续波参数、信噪比、时频参数和信号幅度调节参数；所述信号模拟单元包括罗兰-C信号模拟模块、Eurofix编码模块、调制模块、延迟模块、随机噪声模拟模块和连续波模拟模块；电文信息经过Eurofix编码模块以罗兰-C编码规则进行编码，将编码后的数据转换成调制量输出至调制模块；调制模块根据输入的调制量对标准罗兰-C信号波形进行三态脉冲位移字平衡调制，生成罗兰-C授时地波信号输出至延迟模块；延迟模块根据输入的天波参数将罗兰-C授时地波信号进行延迟生成天波信号输出；罗兰-C信号模拟模块接收信号参数，与罗兰-C信号数值模型产生标准罗兰-C信号输出至调制模块；随机噪声模拟模块根据输入的信噪比和噪声数值模型产生随机噪声并输出；连续波模拟模块根据输入的连续波参数和数值模型产生连续波并输出；所述信号合成调节单元包括数模转换模块、幅度调节模块、信号合成模块和椭圆滤波模块；数模转换模块将接收的罗兰-C授时地波信号、天波信号、随机噪声和连续波信号转换成模拟信号输出至幅度调节模块；幅度调节模块根据输入的信号幅度调节参数，对每路信号的幅度进行调节控制，然后将信号输出至信号合成模块；信号合成模块采用四路功率将罗兰-C授时地波信号、天波信号、随机噪声和连续波信号进行合成匹配，最后经过椭圆滤波后经N型接口输出罗兰-C授时信号。
2.根据权利要求1所述的罗兰-C授时信号模拟器，其特征在于：所述模拟器主控单元包括阵列键盘、液晶显示屏、数据接收模块、显示控制模块和数据处理转换模块；数据接收模块接收阵列键盘输入的配置的相关参数信息，通过数据处理转化模块转换成二进制数据并输出，同时将输出的信号传输至液晶显示屏进行显示。
3.根据权利要求1所述的罗兰-C授时信号模拟器，其特征在于：所述时间频率基准单元包括GPS定时接收机、恒温晶振、两个数字锁相环、频率选择器和时间源选择器；外部输入的10MHz频率信号通过第一数字锁相环输出至频率选择器，恒温晶振产生的10MHz频率信号通过第二数字锁相环输出至频率选择器，频率选择器对输入的两个10MHz频率信号根据优先选择外部输入10MHz频率信号的原则进行自动选择切换输出10MHz频率信号；GPS定时接收机将接收的时间信息和1PPS定时信号输出至时间源选择器，时间源选择器将GPS定时接收机输入的时间信息、1PPS定时信号和外部输入的时间信息、1PPS定时信号进行判断，根据优先选择外部输入的原则进行自动选择切换，然后输出时间信息和1PPS定时信号。
一种罗兰-C授时信号模拟器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种罗兰-C授时信号模拟器，属于信号与信息处理技术领域，特别涉及罗兰-C授时信号模拟器，用于为罗兰-C授时接收机的研制、调试、时延标定以及定检提供模拟的激励信号和仿真数据。
背景技术
[0002] 罗兰(Long range navigation，Loran)-C系统是一种我国自主掌握的远程高精度的大型陆基无线电导航授时系统，具有作用距离远、定位精度高、稳定性好、可靠性强等优点，其基本的功能是导航定位与定时校频，其次还可以用于通讯以及电波传播、电离层和气象等科学研究。
[0003] 罗兰-C系统主要利用长波信号地波传播的稳定性、传播时延可以精确预测的特点，用于发播精确的时间信息和标准的频率信号来实现高精度授时功能。罗兰-C授时接收机是实现系统功能的最终设备，其主要作用是在时间统一系统中接收罗兰-C台站发播的标准频率信号和标准时间信息，来实现本地时间信号与标准时间信号UTC(NTSC)的同步(定时)，校准本地频率信号与标准频率信号的频偏(校频)。因此，罗兰-C系统被广泛用于时间统一系统，为导弹、航天等国防科研实验提供标准时间和标准频率信号，以实现整个实验系统时间和频率的统一。
[0004] 随着我国BPL长波授时系统和“长河二号”系统现代化技术升级改造的完成，我国的罗兰-C系统实现了时码数据信息的发播，并且完成了“长河二号”系统与国家标准时间UTC(NTSC)的同步，所以已知地理位置的用户可以使用罗兰-C接收机获取精确的时间信息和标准的频率信息，从而实现了我国罗兰-C系统(BPL长波授时系统和“长河二号”导航系统)的导航、授时一体化。
[0005] 目前，随着电磁环境的日益复杂，在罗兰-C系统的现场调试、性能评估、设备维护以及在罗兰-C授时接收机的研制过程中，对功能完善的罗兰-C授时信号模拟器的需求越来越迫切。因此，设计研制方便、操作简单、价格低廉、功能完善的罗兰-C授时信号模拟器对我国罗兰-C系统的建设和发展以及研制新型罗兰-C授时接收机有着非常重要的意义。
发明内容
[0006] 要解决的技术问题
[0007] 为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种罗兰-C授时信号模拟器，解决我国罗兰-C系统建设发展以及罗兰-C授时接收机研究的需求，提出一种功能完善、操作简单且可扩展的罗兰-C授时信号模拟器，实现在任何地方模拟罗兰-C台站发播的长波授时信号，并兼顾授时信号的实时性，以满足罗兰-C系统建设与维护需求以及罗兰-C授时接收机研制调试、时延标定以及抗噪与抗干扰性能测试等需求。
[0008] 技术方案
[0009] 一种罗兰-C授时信号模拟器，其特征在于包括模拟器主控单元、时间频率基准单元、信号模拟单元和信号调节合成单元；模拟器主控单元根据阵列键盘的输入对模拟器相关参数进行配置，同时将输入的时间信息按照罗兰-C电文格式进行编排，并将上述信息输出至与其联接的信号模拟单元；信号模拟单元根据相关参数模拟产生罗兰-C授时地波信号、天波信号、随机噪声和连续波，并将这四路信号输出至与其联接的信号合成调节单元；信号合成调节单元将四路数字信号转换成模拟信号，产生并输出罗兰-C授时信号；时间频率基准单元根据模拟器主控单元输入至本单元的时频参数进行频率和时间源的选择，输出
10MHz频率信号至信号模拟单元，输出1PPS定时信号至信号模拟单元，输出时间信息至模拟器主控单元；所述的相关参数为：信号参数、天波参数、连续波参数、信噪比、时频参数和信号幅度调节参数。
[0010] 所述模拟器主控单元包括阵列键盘、液晶显示屏、数据接收模块、显示控制模块和数据处理转换模块；数据接收模块接收阵列键盘输入的配置的相关参数信息，通过数据处理转化模块转换成二进制数据并输出，同时将输出的信号传输至液晶显示屏进行显示。
[0011] 所述时间频率基准单元包括GPS定时接收机、恒温晶振、两个数字锁相环、频率选择器和时间源选择器；外部输入的10MHz频率信号通过第一数字锁相环输出至频率选择器，恒温晶振产生的10MHz频率信号通过第二数字锁相环输出至频率选择器，频率选择器对输入的两个10MHz频率信号根据优先选择外部输入10MHz频率信号的原则进行自动选择切换输出10MHz频率信号；GPS定时接收机将接收的时间信息和1PPS定时信号输出至时间源选择器，时间源选择器将GPS定时接收机输入的时间信息、1PPS定时信号和外部输入的时间信息、1PPS定时信号进行判断，根据优先选择外部输入的原则进行自动选择切换，然后输出时间信息和1PPS定时信号。
[0012] 所述信号模拟单元包括罗兰-C信号模拟模块、Eurofix编码模块、调制模块、延迟模块、随机噪声模拟模块和连续波模拟模块；电文信息经过Eurofix编码模块以罗兰-C编码规则进行编码，将编码后的数据转换成调制量输出至调制模块；调制模块根据输入的调制量对标准罗兰-C信号波形进行三态脉冲位移字平衡调制，生成罗兰-C授时地波信号输出至延迟模块；延迟模块根据输入的天波参数将罗兰-C授时地波信号进行延迟生成天波信号输出；罗兰-C信号模拟模块接收信号参数，与罗兰-C信号数值模型产生标准罗兰-C信号输出至调制模块；随机噪声产生模块根据输入的信噪比和噪声数值模型产生随机噪声并输出；连续波产生模块根据输入的连续波参数和数值模型产生连续波并输出。
[0013] 所述信号合成调节单元包括数模转换模块、幅度调节模块、信号合成模块和椭圆滤波模块；数模转换模块将接收的罗兰-C授时地波信号、天波信号、随机噪声和连续波信号转换成模拟信号输出至幅度调节模块；幅度调节模块根据输入的信号幅度调节参数，对每路信号的幅度进行调节控制，然后将信号输出至信号合成模块；信号合成模块采用四路功率将罗兰-C授时地波信号、天波信号、随机噪声和连续波信号进行合成匹配，最后经过椭圆滤波后经N型接口输出罗兰-C授时信号。
[0014] 有益效果
[0015] 本发明提出的一种罗兰-C授时信号模拟器主要功能包括：实时模拟产生电平连续可调的罗兰-C地波授时信号、天波干扰信号、连续波干扰信号以及随机噪声信号，输出形式可以是其中单一的一种信号或者是任意几种信号的混合信号，授时信号采用我国罗兰-C系统使用的Eurofix技术进行调制编码，并且可以对地波信号包周差、信噪比、天波时延等主要相关参数进行调节。
[0016] 主要具有以下优点：
[0017] (1)本发明采用国际通用的罗兰-C信号体制并进行Eurofix调制编码，真实模拟我国罗兰-C台站发播的授时信号；
[0018] (2)本发明提供基本工作模式、加噪工作模式、天波干扰工作模式以及连续波干扰工作模式共四种工作模式，可以应用于接收机时延标定、接收机抗噪与抗干扰能力测试等多种用途，用户可以根据实际情况任意选择，适用范围广；
[0019] (3)本发明同时提供内部时间源、外部时间源以及内置的固定时间信息，用户可以根据不同的使用环境进行选择；
[0020] (4)本发明设计的频标自动选择器，自动检测外部频标并予以自动切换，使用方便；
[0021] (5)本发明内置了GPS定时接收机，可以提供实时调制编码的罗兰-C授时信号，便于用户对罗兰-C接收机的时延标定；
[0022] (6)本发明采用模块化设计，增加通道数即可实现罗兰-C导航信号模拟功能，具有较高的可维护性与可扩展性。
附图说明
[0023] 图1：是本发明的系统结构框图
[0024] 图2：是本发明的模拟器主控单元结构框图
[0025] 图3：是本发明的时间频率基准单元结构框图
[0026] 图4：是本发明的信号模拟单元结构框图
[0027] 图5：是本发明的信号合成调节单元结构框图
具体实施方式
[0028] 现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
[0029] 参照图1，本发明的罗兰-C授时信号模拟器包括模拟器主控单元、时间频率基准单元、信号模拟单元和信号调节合成单元。其中，模拟器主控单元根据阵列键盘的输入对模拟器相关工作参数进行配置，包括信号参数、天波参数、连续波参数、信噪比、时频参数以及信号幅度调节参数，同时将输入的时间信息按照罗兰-C电文格式进行编排；时间频率基准单元根据输入的时频参数进行频率和时间源的选择，输出10MHz频率信号、1PPS定时信号和时间信息；信号模拟单元根据模拟器主控单元提供的相关参数模拟产生罗兰-C授时地波信号、天波信号、随机噪声、连续波，并将这四路信号送给信号合成调节单元；信号合成调节单元将四路数字信号转换成模拟信号，并经过幅度调节、功率合成与椭圆滤波后输出，从而产生了罗兰-C授时信号。
[0030] 参照图2，本发明的模拟器主控单元包括阵列键盘、液晶显示屏、数据接收模块、显示控制模块和数据处理转换模块。其中，阵列键盘包括4×3的数字键盘和2×3的功能键盘，主要用于配置参数的输入；液晶显示屏采用192×64，主要用于工作状态的显示；数据接收模块、数据处理转化模块和显示控制模块采用ARM LPC2214实现，主要用于对键盘输入的配置参数和时间频率基准单元输入时间信息的接收并转换成系统容易识别和处理的二进制数据，同时实现对液晶显示屏的控制。
[0031] 参照图3，本发明的时间频率基准单元主要包括GPS定时接收机、恒温晶振、两个数字锁相环、频率选择器和时间源选择器。其中，GPS定时接收机为模拟器工作提供时间信息和1PPS定时信号；恒温晶振采用10MHz频率输出，为模拟器工作提供频率信号；数字锁相环采用FPGA内置的IP核模块ALTPLL实现；频率选择器和时间源选择器采用FPGA内置的IP核模块LPM_MUX实现；FPGA采用Altera公司的EP2C70芯片，与ARM之间使用32位数据线和16位地址线相连接进行通信。
[0032] 参照图4，本发明中的信号模拟单元主要基于FPGA平台实现，主要包括罗兰-C信号模拟模块、Eurofix编码模块、调制模块、延迟模块、随机噪声模拟模块和连续波模拟模块。其中，罗兰-C信号模拟模块根据输入的信号参数和罗兰-C信号数值模型产生标准罗兰-C信号；Eurofix编码模块根据输入的电文信息和罗兰-C编码规则进行编码并将编码后的数据转换成调制量；调制模块，根据输入的调制量对标准罗兰-C信号波形进行三态脉冲位移字平衡调制生成罗兰-C授时地波信号；延迟模块根据输入的天波参数将地波信号进行延迟生成天波信号；随机噪声产生模块，根据输入的信噪比和噪声数值模型产生随机噪声；连续波产生模块根据输入的连续波参数和数值模型产生连续波。
[0033] 参照图5，本发明中的信号合成调节单元主要包括数模转换模块、幅度调节模块、信号合成模块和椭圆滤波模块。其中，数模转换模块采用DAC AD9744实现，完成将输入的四路数字信号转换成模拟信号；幅度调节模块采用放大器AD8041和数控衰减器HMC472实现，根据输入的信号幅度调节参数完成对每路信号的幅度调节控制；信号合成模块采用四路功率合成匹配器实现，最后经过椭圆滤波后经N型接口输出罗兰-C授时信号。
