卫星定位信号盲区大范围光纤覆盖装置及方法与流程

本发明涉及卫星定位信号覆盖技术领域，具体是一种卫星定位信号盲区大范围光纤覆盖装置及方法。

背景技术：

全球卫星定位系统gnss广泛应用于军事、交通、地质勘探等各行各业，目前gnss已经成熟应用的主要有美国的gps全球定位系统、俄罗斯的glonass系统和中国的bd北斗卫星定位系统。铁路机车综合机车电台中采用gps/bd卫星定位模块，用于列车调度控制和通信制式切换，是列车安全运行的重要手段和保证。

高铁站场卫星定位覆盖主要解决高铁车站站台、动车库等区域覆盖问题，由于屋顶建筑物遮挡，造成gps/bd卫星定位信号丢失，列车定位系统不能连续工作，定位功能无法进行监测和维护，通过中继设备将gps/bd等卫星定位信号引入车站或动车库，是铁路列车安全可靠运行的重要内容。常规gps信号转发器，适应小型场所应用，系统可靠性和性能难以满足铁路要求。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种卫星定位信号盲区大范围光纤覆盖装置及方法，较好解决铁路大型建筑室内卫星定位信号覆盖需要，具有覆盖信号质量好，传输距离远，抗干扰能力强等特点，在军事、轨道交通等重要场合获得广泛应用。

本发明提供的卫星定位信号盲区大范围光纤覆盖装置，包括安装于地面站台的mu主机和远程维护网管，mu主机通过馈线与顶棚外的gps/bd接收天线连接，mu主机通过光缆连接有若干ru远端机，每个ru远端机带有若干重发天线。

进一步改进，所述的gps/bd接收天线具有冗余备份，主从天线分别通过馈线连接到mu主机。

进一步改进，所述的gps/bd接收天线连接与重发天线之间距离小于100m时，重发天线加装隔离网。

本发明还提供了一种卫星定位信号盲区大范围光纤覆盖方法，包括以下步骤：卫星定位信号经gps/bd接收天线放大后，输入到mu主机进行滤波放大，然后转换为光信号，由光缆传输到ru远端机，ru将光信号还原为卫星定位信号，通过射频馈线输出到各个重发天线进行发射，远程维护网管对mu接收主机、ru远端机、接收天线进行远程监控管理。

本发明有益效果在于：

1)1台mu主机可以链接不少于4台ru远端机，1台ru可以带4个重发天线，适合大型场馆和铁路站场卫星信号覆盖；

2)光纤中继距离最远可达5km以上；

3)可同时接收gps、北斗卫星定位信号，实现双模同时覆盖；

4)信号传输靠光缆，适应电气化铁路强电磁干扰；

5)双gps/bd接收天线冗余配置，当一只天线故障，可以自动切换，同时上报网管并提示；

6)依照铁路通信信号设备标准，具备热备冗余功能，保证系统安全性和可靠性；

具备远程监控网管能力，便于设备维护管理。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明一种具体实施方式示意图。

具体实施方式

本发明结构如图1所示，包括安装于地面站台的mu主机和远程维护网管，mu主机通过馈线与顶棚外的gps/bd接收天线连接，mu主机通过光缆连接有若干ru远端机，每个ru远端机带有若干重发天线。所述的gps/bd接收天线具有冗余备份，主从天线分别通过馈线连接到mu主机。

本发明还提供了一种卫星定位信号盲区大范围光纤覆盖方法，包括以下步骤：卫星定位信号经gps/bd接收天线放大后，输入到mu主机进行滤波放大，然后转换为光信号，由光缆传输到ru远端机，ru将光信号还原为卫星定位信号，通过射频馈线输出到各个重发天线进行发射，远程维护网管对mu接收主机、ru远端机、接收天线进行远程监控管理。

本发明一种具体实施方式如图2所示，动车库由于列车的遮挡，因此天线只能在两列车之间，覆盖长度按照重发天线的发射角度130度计算，覆盖长度为16.3米。高铁动车gps/bd的接收机在机车头，因此只需要覆盖车头位置即可，按照8列动车组平均长度210米计算，重发天线应安装在0米，210米和420米的区域，mu接收机放置在通信机械室，ru根据动车头停放位置，就近放置挂壁安装，同时配套电力220vac和ups电源。

mu接收主机和ru远端机组成的覆盖系统共采用3台ru远端单元，mu通过光缆和ru远端机星型连接，每个ru用2根（主用和备用）。ru远端机信号输出通过1/2射频电缆连接4个重发天线，信号分配采用10/6/3db三种不同耦合度的耦合器，使得不同距离天线的收入信号基本相同，保证卫星定位信号覆盖均匀。

重发天线应注意与接收天线保持隔离，当两天线距离小于100m时，重发天线要加隔离网，增加天线收、发的隔离度。

在铁路大型站场如车站、动车库等面积超过2万平方米的区域，常规卫星定位信号中继器无法满足用户需要，本文提出光纤分布式卫星定位信号覆盖系统，采用主备冗余安全理念，满足铁路用户安全可靠要求，实际应用效果良好，本系统也能在如军事、电力、航空等行业的大型区域卫星定位信号覆盖场景中应用。

系统链路计算如下：

gps/bd卫星信号到达地球表面的信号强度一般为-130~-160dbm，根据天气、遮挡等气候地理环境变化，卫星定位信号覆盖系统通过信号中继，应能保证室内gps/bd接收机能够接收信号强度在较好的范围以内。

gps/bd信号覆盖预算：

天线接收功率dbm：-130；

噪声系数nf：-2，接收天线；

前置放大器增益db：27；

接收馈线损耗db：-6，1/2馈线，50m@1.7g；

mu主机增益db：30；

光路损耗db：-8，按照1000m，1分2光分路器损耗；

ru远端机增益db：40；

增益调节范围db：0-30；

重发天线分配损耗db：-40按照300米1/2馈线和3个耦合器计算；

重发天线输入功率dbm：-90；

空间损耗db：30~50接收机离重发天线30~60米；

覆盖场强dbm：-120~-140，重发天线功率与空间损耗之差。

通过上面分析可以看出，mu增益为30db，ru增益为40db，通过光纤可以满足覆盖1km的范围，ru最远的重发天线距离为300米，重发天线的辐射距离60米。

gps/bd卫星定位信号经有源天线接收放大后，输入到mu主机进行滤波放大，然后转换为光信号输出，由光缆传输到ru远端机，ru将光信号还原为卫星定位信号，通过射频馈线输出到各个重发天线进行发射。远程维护网管对mu接收主机、ru远端机、接收天线进行远程监控管理。

接收天线集成了前置低噪声放大器(lna)，这样降低系统噪声，提高接收灵敏度。覆盖系统对于定位接收天线的基本要求有①天线增益大于27db（含放大器）；②天线的方向图范围为整个上半球，3db宽度应大于130°；③为减小多径信号对接收机的干扰，要求天线交叉极化比大于25db；④为减少重发天线对接收天线的干扰，避免信号自激，接收天线的后向副瓣应小于-25db；⑤采用射频电缆馈电方式。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。