衛星導航信號的動態范圍檢測系統及檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及衛星導航技術領域，尤其涉及一種衛星導航信號的動態范圍檢測系統 及檢測方法。
【背景技術】
[0002] 隨著北斗衛星導航系統的建設，衛星導航這個新興技術越來越受到各行各業的青 睞，衛星導航接收機也受到廣泛的應用。由于衛星導航接收機主要應用于航海和航空測速、 測繪高精度測量等領域，其輸出測量數據的準確性、可靠性至關重要。衛星導航模擬器提供 信號用于衛星導航接收機等設備的高精度測量，根據具體測試要求，生成和運行多種不同 的模擬場景，對衛星導航接收機開展測試與驗證，因此，衛星導航信號模擬器模擬輸出的射 頻信號性能直接影響衛星導航接收機的測試結果。為保證日益增長的衛星導航接收機測試 需求和正確可靠評估的需要，建立標準、完善的衛星導航信號模擬器關鍵指標測量校準方 法極其重要。
[0003] 在對衛星導航信號模擬器進行測試工作中，主要考察的是其射頻信號的性能指 標。射頻信號性能指標主要包括信號功率控制、動態范圍、偽距誤差控制、信號頻譜純度、內 部時基頻率準確度和穩定度等，其中動態范圍是影響衛星導航信號模擬器動態特性的重要 技術指標。衛星導航信號模擬器動態范圍性能直接決定接收機（尤其是高動態接收機）動 態定位精度等動態特性的測試結果。由于衛星與地球之間存在相對運動以及實際衛星導航 接收機的動態特性，接收機接收到的射頻信號存在時變的多普勒，這要求衛星導航信號模 擬器模擬的射頻信號在速度、加速度、加加速度上分別滿足指標要求。然而，由于我國衛星 導航信號模擬器技術起步較晚，再加上國外技術封鎖，衛星導航信號模擬器動態范圍檢測 方面的研宄較少，現有的方法研宄雖已從理論上進行分析，但缺少實用可行的檢測方案。
【發明內容】
[0004] 為解決現有技術存在的問題，本發明提供一種衛星導航信號的動態范圍檢測系 統，包括
[0005] 衛星導航信號模擬器，用于生成衛星導航信號；
[0006] 頻率計，用于測量所述衛星導航信號的頻率值；
[0007] 頻率自動采集裝置，用于將所述頻率值自動采集為計算機文本；以及
[0008] 動態范圍分析計算模塊，用于根據采集的所述計算機文本計算動態范圍指標。
[0009] 可選的，所述的衛星導航信號的動態范圍檢測系統還包括導航信號控制模塊，用 于控制所述衛星導航信號模擬器以自由配置檢測場景，所述動態范圍分析計算模塊結合所 述檢測場景計算相應的動態范圍指標。
[0010] 可選的，所述檢測場景包括速度檢測場景、加速度檢測場景和加加速度檢測場景， 對應所述動態范圍指標包括速度、加速度、加加速度指標。
[0011] 可選的，所述衛星導航信號為衛星導航接收機能夠接收的射頻信號。
[0012] 可選的，根據所述計算機文本所示的多普勒頻移計算動態范圍指標。
[0013] 可選的，所述的衛星導航信號的動態范圍檢測系統還包括放大器，用于放大所述 衛星導航信號。
[0014] 本發明還提供一種衛星導航信號的動態范圍檢測方法，包括
[0015] 衛星導航信號模擬器生成衛星導航信號；
[0016] 頻率計測量所述衛星導航信號的頻率值；
[0017] 頻率自動采集裝置實時將所述頻率值自動采集為計算機文本；以及
[0018] 動態范圍分析計算模塊根據采集的所述計算機文本計算動態范圍指標。
[0019] 可選的，在所述衛星導航信號模擬器生成衛星導航信號前，先實現開機預熱。
[0020] 可選的，導航信號控制模塊控制所述衛星導航信號模擬器以配置檢測場景，所述 衛星導航信號模擬器運行該檢測場景，生成衛星導航信號。
【主權項】
1. 一種衛星導航信號的動態范圍檢測系統，其特征在于，包括 衛星導航信號模擬器，用于生成衛星導航信號； 頻率計，用于測量所述衛星導航信號的頻率值； 頻率自動采集裝置，用于將所述頻率值自動采集為計算機文本；以及 動態范圍分析計算模塊，用于根據采集的所述計算機文本計算動態范圍指標。
2. 如權利要求1所述的衛星導航信號的動態范圍檢測系統，其特征在于，還包括導航 信號控制模塊，用于控制所述衛星導航信號模擬器以自由配置檢測場景，所述動態范圍分 析計算模塊結合所述檢測場景計算相應的動態范圍指標。
3. 如權利要求2所述的衛星導航信號的動態范圍檢測系統，其特征在于，所述檢測場 景包括速度檢測場景、加速度檢測場景和加加速度檢測場景，對應所述動態范圍指標包括 速度、加速度、加加速度指標。
4. 如權利要求1所述的衛星導航信號的動態范圍檢測系統，其特征在于，所述衛星導 航信號為衛星導航接收機能夠接收的射頻信號。
5. 如權利要求1所述的衛星導航信號的動態范圍檢測系統，其特征在于，根據所述計 算機文本所示的多普勒頻移計算動態范圍指標。
6. 如權利要求1所述的衛星導航信號的動態范圍檢測系統，其特征在于，還包括放大 器，用于放大所述衛星導航信號。
7. -種衛星導航信號的動態范圍檢測方法，其特征在于，包括 衛星導航信號模擬器生成衛星導航信號； 頻率計測量所述衛星導航信號的頻率值； 頻率自動采集裝置實時將所述頻率值自動采集為計算機文本；以及 動態范圍分析計算模塊根據采集的所述計算機文本計算動態范圍指標。
8. 如權利要求7所述的衛星導航信號的動態范圍檢測方法，其特征在于，在所述衛星 導航信號模擬器生成衛星導航信號前，先實現開機預熱。
9. 如權利要求7所述的衛星導航信號的動態范圍檢測方法，其特征在于，導航信號控 制模塊控制所述衛星導航信號模擬器以配置檢測場景，所述衛星導航信號模擬器運行該檢 測場景，生成衛星導航信號。
10. 如權利要求9所述的衛星導航信號的動態范圍檢測方法，其特征在于，所述檢測場 景為速度檢測場景，設置該檢測場景下衛星導航接收機的運動模型為：靜止后以所述衛星 導航信號模擬器速度指標范圍上限值為速度值，沿著衛星徑向方向勻速運動。
11. 如權利要求10所述的衛星導航信號的動態范圍檢測系統，其特征在于，所述動態 范圍分析計算模炔基于多普勒頻移原理，利用公式計算速度動態范圍；其中，V為 速度，fd為多普勒頻移，c為光速，fs為所述衛星導航接收機靜止時接收到的射頻信號頻率 值。
12. 如權利要求9所述的衛星導航信號的動態范圍檢測方法，其特征在于，所述檢測場 景為加速度檢測場景，設置該檢測場景下衛星導航接收機的運動模型為：靜止后以所述衛 星導航信號模擬器加速度指標范圍上限值為加速度值，沿著衛星徑向方向勻加速運動，最 終速度為所述衛星導航信號模擬器速度指標范圍上限值。
13. 如權利要求12所述的衛星導航信號的動態范圍檢測方法，其特征在于，所述動態 范圍分析計算模炔基于多普勒頻移原理，利用公式《 計算加速度動態范圍；其中， a為加速度，fd為多普勒頻移，c為光速，△ T為頻率從最低端開始到最高端經過的時間，fs 為所述衛星導航接收機靜止時接收到的射頻信號頻率值。
14. 如權利要求9所述的衛星導航信號的動態范圍檢測方法，其特征在于，所述檢測場 景為加加速度檢測場景，設置該檢測場景下衛星導航接收機的運動模型為：靜止后以所述 衛星導航信號模擬器加速度指標范圍上限值為加加速度值，沿著衛星徑向方向作加速度為 零的勻加加速運動，最終速度為所述衛星導航信號模擬器速度指標范圍上限值。
15. 如權利要求14所述的衛星導航信號的動態范圍檢測方法，其特征在于，所述動態 范圍分析計算模炔基于多普勒頻移原理，利用公式7 = 計算加加速度動態范圍；其 中，J為加加速度，fd為多普勒頻移，c為光速，△ T為頻率從最低端開始到最高端經過的時 間，fs為所述衛星導航接收機靜止時接收到的射頻信號頻率值。
16. 如權利要求9-15任意一項所述的衛星導航信號的動態范圍檢測方法，其特征在 于，配置所述檢測場景的方法包括 關閉大氣延遲； 選擇衛星定位系統，并設置衛星信號頻點； 衛星導航信號模擬器選擇單顆可見衛星場景，編輯該顆衛星軌道參數使其處于地球靜 止軌道上，并設置衛星與地球中心連線在球面交點的經度值為B ; 關閉所述可見衛星擴頻碼和導航數據，使其只發送單載波調制信號； 設置所述可見衛星信號功率為最大值； 設置衛星導航接收機初始位置經度值為B，煒度值為0,高度值大于0,運動方向的單位 向量為（cosB, sinB, 0)。
17. 如權利要求16所述的衛星導航信號的動態范圍檢測方法，其特征在于，所述衛星 導航信號模擬器支持BDS系統，選擇單顆可見衛星場景時選擇五顆地球靜止軌道衛星中的 一顆可見衛星。
【專利摘要】本發明提供一種衛星導航信號的動態范圍檢測系統，包括衛星導航信號模擬器、頻率計、頻率自動采集裝置以及動態范圍分析計算模塊。利用上述衛星導航信號的動態范圍檢測系統，本發明還提供衛星導航信號的動態范圍檢測方法，基于衛星導航信號模擬器工作原理及多普勒效應，能夠實時模擬不同動態環境下接收機接收到的射頻信號，從速度、加速度、加加速度等方面分析衛星導航信號模擬器動態范圍測試方法，并搭建動態范圍測試平臺，形成具體測試方案，開展實驗驗證測試方法的正確性、實用性和有效性。該測試方法簡便可靠，可在模擬環境中準確檢測衛星導航信號模擬器的動態范圍。
【IPC分類】G01S19-23
【公開號】CN104635246
【申請號】CN201510089918
【發明人】胥婕, 胡立志, 馬志超, 徐亮, 董蓮, 張裕, 李明, 來磊, 蔡青
【申請人】上海市計量測試技術研究院
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月27日