一种用于卫星导航抗干扰测试的一体化台式信号模拟平台及其使用方法与流程

本发明涉及无线通信领域，更具体的说，是涉及一种用于卫星导航抗干扰测试的一体化台式信号模拟平台及其使用方法。

背景技术：

卫星导航已经渗透到通信、运输、军事等领域，但卫星信号的微弱性和导航体系的开放性使得卫星导航系统极易受到外界干扰的影响，极大地影响了导航接收设备的可靠性和安全性，因此抗干扰性能在导航接收设备指标体系中的地位日趋重要。抗干扰技术的研究和应用极大地提高了接收设备的可靠性和生存能力，而抗干扰测试是验证抗干扰技术有效性和应用效果的主要手段。

随着卫星导航技术的发展，设备小型化的要求和趋势越来越明显。通常的卫星导航抗干扰测试系统是由主控平台、卫星导航信号模拟源和多台干扰信号源搭建的机架式模式，系统庞大复杂、价格昂贵、不易运输携带。

技术实现要素：

本发明针对现有产品的不足，提出了一种用于卫星导航抗干扰测试的一体化台式信号模拟平台及其使用方法，用于卫星导航抗干扰测试的一体化台式信号模拟源，包括控制模块、信号生成模块及其他辅助设备，综合了导航信号生成模块和干扰信号生成模块，能够实现卫星导航信号与干扰信号的同时输出，测试更方便，体积更小，成本更低，简化了传统测试系统庞大复杂的难题，干扰样式可控多变，可在有线和无线测试情况下完成导航接收设备抗干扰性能的测试评估。

本发明是一种用于卫星导航抗干扰测试的一体化台式信号模拟平台，包括控制模块，用于根据不同的测试性能要求设置场景参数，根据导航算法生成导航电文和观测数据，并将生成数据及干扰信号参数传输至FPGA；

信号生成模块，用于导航信号生成和干扰信号生成；

导航信号生成模块根据载波初始相位和频率控制字，在工作时钟驱动下通过DDS的方法生成余弦I路和正弦Q路数字中频载波数据；根据生成的卫星号、伪码整码片数、伪码初始相位和伪码频率控制字，在工作时钟驱动下通过DDS的方法生成伪随机噪声码；伪码与控制模块传输的导航电文异或相加调制到载波数据上生成数字卫星导航信号，经过DA转换、上变频、功放和发射天线，将数字信号转化为射频信号，传输至被测接收设备解码定位；

干扰信号生成模块根据仿真控制模块的干扰场景类型和参数，驱动相应的干扰信号模拟源，用于控制实现干扰类型多变、功率可调的多路干扰信号；

被测接收设备，用于在测试过程中接收卫星导航信号和干扰信号，完成导航信号的捕获、跟踪、解码的数据处理，输出不同干扰模式、不同信噪比环境下的定位测速等信息至主控平台进行抗干扰性能评估，生成测试报表。

所述干扰信号模拟源包括脉冲干扰源、扫频干扰源、白噪声干扰源、单频干扰源、信号调制干扰源和宽带/窄带干扰源的一种或多种组合。

所述观测数据包括通道、卫星星号、载波相位、载波频率控制字、码相位、码频率控制字的一种或多种组合。

一种用于卫星导航抗干扰测试的一体化台式信号模拟平台的使用方法，控制模块通过用户设置的仿真场景模拟生成卫星导航电文和观测数据，并将模拟数据以及干扰信号类型、参数等信息传输至信号生成模块产生射频导航信号和多路干扰信号；被测接收设备接收混合射频信号，完成信号处理和导航解算，并将该场景下的定位测速结果传输至主控平台评估抗干扰能力；包括以下步骤：

1)控制模块的参数设置，设置系统仿真开始和结束时间；选择卫星星座类型，设置星历、钟差、钟差误差等参数，设置是否加入电离层误差和对流层误差，设置接收机天线的仰角门限；设置用户在直角坐标系下的初始位置或在大地坐标系下的经度、纬度、高度和初始速度、初始加速度，设置用户的运行轨迹，如复杂直线、静止、圆周、导弹、卫星等；设置干扰信号类型、个数、频率、功率等参数；

2)控制模块导航算法实现，根据星座类型、轨道模型及电离层、对流层等误差模型生成电离层、对流层误差数据；根据场景信息及不同频点的射频信号在电离层、对流层内的传播特性加载不同的误差模型，确定是否考虑传播路径延迟、多路径及多普勒效应的影响；根据星座类型、星历参数、用户轨迹生成可见卫星的导航电文及观测数据，通过PCIE总线传递给FPGA生成卫星导航射频信号；

3)导航信号生成，信号生成模块将导航电文及观测数据传输至FPGA，根据载波初始相位和频率控制字，在工作时钟驱动下通过DDS的方法生成余弦I路和正弦Q路数字中频载波数据；根据生成的卫星号、伪码整码片数、伪码初始相位和伪码频率控制字，在工作时钟驱动下通过DDS的方法生成伪随机噪声码；伪码与控制模块传输的导航电文异或相加调制到载波数据上生成数字卫星导航信号，经过DA转换、上变频、功放和发射天线，将数字信号转化为射频信号，传输至被测接收设备解码定位；

4)干扰信号生成，信号生成模块根据仿真控制模块的干扰场景参数，驱动相应的干扰信号模拟源，用于实现干扰类型多变、功率可调的多路干扰信号的控制，达到测试场景复杂化的目的；信号生成模块将干扰场景参数经PCIE接口传输至FPGA，根据干扰类型、信号功率等信息生成相应的数字干扰信号，经过多路DA转换、射频模块后生成射频干扰信号，将多种干扰信号传输至被测接收设备；

5)被测接收设备接收测试的卫星导航信号和干扰信号，完成导航信号的捕获、跟踪、解码的数据处理，输出不同干扰模式、不同信噪比环境下的定位测速等信息至主控平台进行抗干扰性能评估，生成测试报表。

本发明的有益效果是：和现有技术相比，本发明实现了导航接收设备抗干扰性能简单有效的测试评估，本发明通过控制一台信号模拟源生成卫星导航信号及干扰信号，接收设备解码接收到的混合信号并将定位测速信息传输至控制模块进行抗干扰性能的评估。

附图说明

图1是本发明用于卫星导航抗干扰测试的一体化信号模拟平台的结构示意图；

图2是本发明的导航及干扰信号生成模块结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1所示，控制模块通过用户设置的仿真场景模拟生成卫星导航电文和观测数据，并将模拟数据以及干扰信号类型、参数等信息传输至信号生成模块产生射频导航信号和多路干扰信号；被测接收设备接收混合射频信号，完成信号处理和导航解算，并将该场景下的定位测速结果传输至主控平台评估抗干扰能力。

控制模块根据不同的测试性能要求设置场景参数，根据导航算法生成导航电文和观测数据，并将生成数据及干扰信号参数传输至FPGA。

(1)参数设置，设置系统仿真开始和结束时间；选择卫星星座类型，设置星历参数、钟差、钟差误差等参数，设置是否加入电离层误差和对流层误差，设置接收机天线的仰角门限；设置用户在直角坐标系下的初始位置或在大地坐标系下的精度、纬度、高度和初始速度、初始加速度，设置用户的运行轨迹，如复杂直线、静止、圆周、导弹、卫星等；设置干扰信号类型、个数、频率、功率等参数。

(2)导航算法实现

根据星座类型、轨道模型及电离层、对流层等误差模型生成电离层、对流层误差数据；

根据场景信息及不同频点的射频信号在电离层、对流层内的传播特性加载不同的误差模型，确定是否考虑传播路径延迟、多路径及多普勒效应的影响；

根据星座类型、星历参数、用户轨迹生成可见卫星的导航电文及观测数据，通过PCIE总线传递给FPGA生成卫星导航射频信号。

如图2所示，信号生成模块；导航、干扰信号生成模块结构图PC机生成的导航电文、观测数据及干扰信号参数传递给FPGA，导航信号与干扰信号共用，经过多路数模转换、上变频、功放、天线等生成卫星导航射频信号。

1)导航信号生成

控制模块将导航电文及观测数据(通道、卫星星号、载波相位、载波频率控制字、码相位、码频率控制字)传输至FPGA，根据载波初始相位和频率控制字，在工作时钟驱动下通过DDS的方法生成余弦I路和正弦Q路数字中频载波数据；根据生成的卫星号、伪码整码片数、伪码初始相位和伪码频率控制字，在工作时钟驱动下通过DDS的方法生成伪随机噪声码；伪码与控制模块传输的导航电文异或相加调制到载波数据上生成数字卫星导航信号，经过DA转换、上变频、功放和发射天线，将数字信号转化为射频信号，传输至被测接收设备解码定位。

2)干扰信号生成

根据仿真控制模块的干扰场景参数，驱动相应的干扰信号模拟源，主要实现干扰类型多变、功率可调的多路干扰信号的控制，达到测试场景复杂化的目的。

干扰信号模拟源包括脉冲干扰源、扫频干扰源、白噪声干扰源、单频干扰源、信号调制干扰源和宽带/窄带干扰源。控制模块将干扰场景参数经PCIE接口传输至FPGA，根据干扰类型、信号功率等信息生成相应的数字干扰信号，经过多路DA转换、射频模块后生成射频干扰信号，将多种干扰信号传输至被测接收设备。

被测接收设备；应用于卫星导航抗干扰测试系统中的被测接收设备应具有空域、时域和频域的抗干扰能力。被测接收机在测试过程中接收卫星导航信号和干扰信号，完成导航信号的捕获、跟踪、解码等一系列数据处理，输出不同干扰模式、不同信噪比环境下的定位测速等信息至主控平台进行抗干扰性能评估，生成测试报表。

本发明综合了导航信号生成模块和干扰信号生成模块，、实现卫星导航信号与干扰信号的同时输出，测试更方便，体积更小，成本更低。

本发明用来实现导航接收设备在单个平台上抗干扰性能的测试，实现了导航信号与干扰信号同时输出，减小了系统体积，降低了测试成本。传统的抗干扰测试是通过一台卫星导航信号模拟源及多台干扰信号源搭建的机架式系统，系统庞大复杂，不易运输携带。本发明公开的一种用于卫星导航抗干扰测试的一体化台式信号模拟平台包括控制模块、信号模拟源及其他辅助设备，信号模拟源根据控制模块发送的场景参数生成卫星导航信号和干扰信号，通过传导或天线传递给导航接收设备；测试评估系统接收设备传输的定位测速等信息评估其抗干扰性能。该信号模拟平台简化了传统测试系统庞大复杂的难题，干扰样式可控多变，可在有线和无线测试的情况下完成导航接收设备抗干扰能力的测试和评估。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。