跳频技术在GPS移动车辆监控系统中的应用

同步捕捉可利用GPS OEM模块的高精度秒脉冲信号进行同步。秒脉冲信号的起点精度ΔTUTC可达±1μs,甚至为±50ns,其秒脉宽为100ms,上升沿是世界协调时UTC(Universal Time Coordinated)时刻。电路实现如图3所示。

　　秒脉冲信号1PPS经微分电路得到窄脉冲秒信号,对分频电路定时清零,从而做到本地的毫秒时钟与UTC同步。分频电路得到的周期为5ms的脉冲信号送往CPU的中断/INT0,作为跳频图案同步信号。

　　跳频速率为200hop/s,即跳频时隙间隔Δt1为5ms;假设信息传输速率为100kb/s,即信息元宽度Δt2为10μs,则跳频码元同步时间误差和信息码元同步时间误差分别为:
　　

　　所以可以不加码元同步跟踪电路,而载波同步跟踪则可以由锁相环电路实现。

　　采用高精度时钟授时同步组网有如下优点:在任一时隙中各用户发射的是彼此互不相同的频隙,不会相互干扰;可对抗敌方利用单一频率的方法进行测向,因为在任一时隙中各用户发射互不相同的所有频隙。

3 GPS-AVL系统组网方案

　　网络结构为两级星形蜂窝跳频(FH)通信系统,由两个固定基站和八个移动基站组成,用以监控GPS-AVL系统的警车、运钞车、消防车、救护车等近两百部GPS移动车载单元。网络拓朴结构如图4所示。

　　两个固定基站为原系统之大功率基站,由时分双工改为码分双工,即发射和接收各选用一幅相互正交的跳频图案以实现收发并行处理。而移动基站为码分双工,每个移动基站的发射和接收机亦各选用一幅相互正交的跳频图案以实现收发并行处理。监控中心节点、移动基站和移动车载单元的电台完全一致,统一的电台系统便于维护和更换。

　　每个移动基站容量设定为管理32部移动车载单元,8个移动基站足以管理256部移动车载单元。每4个移动车载单元的GPS定位信息以TDMA的方式汇接成1个移动基站的数据,而移动车载单元靠CDMA方式区分移动基站;移动基站再将移动车载单元的GPS定位信息发送给固定基站,每4个移动基站的数据亦以TDMA的方式汇接成1个固定基站的数据,移动基站亦靠CDMA方式区分固定基站;然后由监控中心的两部电台并行接收来自两个固定基站的数据,最后存入动态数据库以备进一步的处理和实时GIS电子地图显示。

　　在同一小区内,离基站近的和远的移动车载单元虽然按同一跳频图案通信,但由于它们被安排在不同的时隙上通信,所以离基站远的信号不会被离基站近的信号所掩盖,即FH/CDMA-TDMA系统能在频域和时域上使远近信号完全分开。因此无须采用自动功率控制技术,即可解决扩频通信系统的"远-近效应"问题。