一种基于导频信号的转发式伪卫星时间同步系统及方法技术领域
本发明涉及室外导航信号增强定位和信号通信领域，特别是一一种基于导频信号
的转发式伪卫星时间同步实现系统。
背景技术
伪卫星是一种位于地面的可发射类空间导航信号的发射机，能够克服在高山、峡
谷和高楼林立的城市等室外地区，空间导航信号受到严重遮挡从而使接收机无法实现导航
和定位问题，但一直以来伪卫星系统时间同步精度不高，造成伪卫星定位精度较低，无法满
足高精度定位的需求。导频信号传输原理是将所需信号通过一定的调制方式后发射出去，
实现信号的无线传输与使用。
基于上述原因，需要一种基于导频信号的转发式伪卫星时间同步实现系统，转发
式伪卫星的地面发射机将高频段导航信号和时钟信号发射到高处的多个转发器，其中时钟
信号通过导频的方式发射，实现多个转发器共用同一个时钟信号，
提高整个转发式伪卫星系统时间同步精度，保证接收机快速捕获。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于导频信号的转发式伪卫星时间同步实现系统，实现
时钟信号的快速获取，提高转发式伪卫星系统时间同步精度，克服局部地区因空间导航信
号遮挡严重而无法定位的问题，并可提高接收机捕获速度。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于导频信号的转发式伪卫星时间同步系统，包括一个位于地面的伪卫星发
射机和多个高频段定向发射天线，其特征在于，还包括多个高频段定向接收天线、多个信号
转发器和多个L频段定向发射天线；伪卫星发射机产生多个通道的高频段导航信号和一个
载有时钟信息的导频信号，将高频段导航信号和导频信号通过多个高频段定向发射天线同
时发射；所有的信号转发器通过各自的高频段定向接收天线同时接收高频段导航信号和导
频信号，从导频信号中提取出时钟信号，在时钟信号驱动下将接收到的高频段导航信号下
变频到L频段导航信号，将L频段导航信号通过各自的L频段定向发射天线发送到服务区。
其中，所述的信号转发器包括变频模块和频踪模块，频踪模块从输入的导频信号
中提取出时钟信号，输送给变频模块；变频模块在时钟信号的驱动下将高频段导航信号转
下变频到L频段导航信号。
其中，所述的伪卫星发射机包括高频段导航信号生成模块和导频信号生成模块，
高频段导航信号生成模块用于产生多个通道的高频段导航信号；导频信号生成模块用于产
生载有时钟信息的导频信号。
其中，每个高频段定向发射天线分别与每个对应的高频段定向接收天线之间的距
离相等。
一种基于导频信号的转发式伪卫星时间同步方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：位于地面的伪卫星发射机生成多个通道的高频段导航信号和一个导频信
号，将高频段导航信号和导频信号通过多个高频段定向发射天线同时发射；
步骤2：所有的信号转发器通过各自的高频段定向接收天线同时接收高频段导航
信号和导频信号，从导频信号中提取出时钟信号，在时钟信号驱动下将接收到的高频段导
航信号下变频到L频段导航信号；
步骤3：所有的信号转发器将L频段导航信号通过各自的L频段定向发射天线发射
到服务区。
其中，步骤2具体包括以下步骤：
(201)所有的信号转发器通过各自的高频段定向接收天线同时接收高频段导航信
号和导频信号，将高频段导航信号和导频信号输出至信号转发器的频踪模块和变频模块；
(202)信号转发器的频踪模块从导频信号中提取出时钟信号，输送给变频模块；
(203)变频模块在时钟信号驱动下完成高频段导航信号到L频段导航信号转换。
其中，每个高频段定向发射天线分别与每个对应的高频段定向接收天线之间的距
离相等。
本发明技术具有如下优点：
(i)本发明提出了一种基于导频信号的转发式伪卫星时间同步实现系统，将地面
时钟信号通过无线方式分发给多个转发器，保证了转发器对时钟信号的快速获取和转发式
伪卫星系统共同一个时钟信号，提高了转发式伪卫星系统的时间同步精度，进而提高了转
发式伪卫星定位精度和服务能力。
(ii)本发明提出了一种基于导频信号的转发式伪卫星时间同步实现系统，在高频
段定向接收天线距相应高频段定向接收天线距离相同情况下，可实现所有转发器同时工
作，保证整个伪卫星系统时间一致性。
附图说明
图1是本发明转发式伪卫星系统结构和工作原理示意图；
图2是本发明一种转发式伪卫星转发器高频段导航到L频段导航信号转换示意图；
图3是本发明一种转发式伪卫星导频信号提取方式示意图；
图4是本发明一种转发式伪卫星导频信号实现方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步的描述：
图1为本发明一种基于导频信号的转发式伪卫星时间同步实现系统示意图，包括
一个位于地面的伪卫星发射机、多个高频段定向发射天线、多个高频段定向接收天线、多个
信号转发器和多个L频段定向发射天线；伪卫星发射机产生多个通道的高频段导航信号和
一个载有时钟信息的导频信号，将高频段导航信号和导频信号通过多个高频段定向发射天
线同时发射；所有的信号转发器通过各自的高频段定向接收天线同时接收高频段导航信号
和导频信号，从导频信号中提取出时钟信号，在时钟信号驱动下将接收到的高频段导航信
号下变频到L频段导航信号，将L频段导航信号通过各自的L频段定向发射天线发送到服务
区。且每个高频段定向发射天线分别与每个对应的高频段定向接收天线之间的距离相等。
所述的伪卫星发射机包括高频段导航信号生成模块和导频信号生成模块，高频段
导航信号生成模块用于产生多个通道的高频段导航信号；导频信号生成模块用于产生载有
时钟信息的导频信号。
图2是信号转发器工作原理示意图，所述的信号转发器包括变频模块和频踪模块，
频踪模块从输入的导频信号中提取出时钟信号，输送给变频模块；变频模块在时钟信号的
驱动下将高频段导航信号转下变频到L频段导航信号。
图3是信号转发器频踪模块结构和工作原理图，所述的频踪模块由鉴相器、低通滤
波器(LF)、压控振荡器(VCO)和倍频器构成，调制有时钟信号高频段导频信号经鉴相器和LF
后产生一个误差信号，误差信号输入VCO，调制时钟信号，输出的时钟信号经倍频反馈到鉴
相器中，当误差信号为0时，环路锁定，获得稳定的时钟信号。
图4为本发明一种基于导频信号的转发式伪卫星时间同步实现系统工作流程图，
步骤如下：
步骤1：位于地面的伪卫星发射机生成多个通道的高频段导航信号和一个导频信
号，将高频段导航信号和导频信号通过多个高频段定向发射天线同时发射；
步骤2：所有的信号转发器通过各自的高频段定向接收天线同时接收高频段导航
信号和导频信号，从导频信号中提取出时钟信号，在时钟信号驱动下将接收到的高频段导
航信号下变频到L频段导航信号；
具体包括以下步骤：
(201)所有的信号转发器通过各自的高频段定向接收天线同时接收高频段导航信
号和导频信号，将高频段导航信号和导频信号输出至信号转发器的频踪模块和变频模块；
(202)信号转发器的频踪模块从导频信号中提取出时钟信号，输送给变频模块；
(203)变频模块在时钟信号驱动下完成高频段导航信号到L频段导航信号转换。
步骤3：所有的信号转发器将L频段导航信号通过各自的L频段定向发射天线发射
到服务区。
以上所述，仅为本发明的一具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，在本
发明揭露的技术范围内，可理解想到的变换，都应涵盖在本发明的包含范围内。