卫星导航信号的动态范围检测系统及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种卫星导航信号的动态范围检测系统 及检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着北斗卫星导航系统的建设，卫星导航这个新兴技术越来越受到各行各业的青 睐，卫星导航接收机也受到广泛的应用。由于卫星导航接收机主要应用于航海和航空测速、 测绘高精度测量等领域，其输出测量数据的准确性、可靠性至关重要。卫星导航模拟器提供 信号用于卫星导航接收机等设备的高精度测量，根据具体测试要求，生成和运行多种不同 的模拟场景，对卫星导航接收机开展测试与验证，因此，卫星导航信号模拟器模拟输出的射 频信号性能直接影响卫星导航接收机的测试结果。为保证日益增长的卫星导航接收机测试 需求和正确可靠评估的需要，建立标准、完善的卫星导航信号模拟器关键指标测量校准方 法极其重要。
[0003] 在对卫星导航信号模拟器进行测试工作中，主要考察的是其射频信号的性能指 标。射频信号性能指标主要包括信号功率控制、动态范围、伪距误差控制、信号频谱纯度、内 部时基频率准确度和稳定度等，其中动态范围是影响卫星导航信号模拟器动态特性的重要 技术指标。卫星导航信号模拟器动态范围性能直接决定接收机（尤其是高动态接收机）动 态定位精度等动态特性的测试结果。由于卫星与地球之间存在相对运动以及实际卫星导航 接收机的动态特性，接收机接收到的射频信号存在时变的多普勒，这要求卫星导航信号模 拟器模拟的射频信号在速度、加速度、加加速度上分别满足指标要求。然而，由于我国卫星 导航信号模拟器技术起步较晚，再加上国外技术封锁，卫星导航信号模拟器动态范围检测 方面的研宄较少，现有的方法研宄虽已从理论上进行分析，但缺少实用可行的检测方案。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种卫星导航信号的动态范围检测系 统，包括
[0005] 卫星导航信号模拟器，用于生成卫星导航信号；
[0006] 频率计，用于测量所述卫星导航信号的频率值；
[0007] 频率自动采集装置，用于将所述频率值自动采集为计算机文本；以及
[0008] 动态范围分析计算模块，用于根据采集的所述计算机文本计算动态范围指标。
[0009] 可选的，所述的卫星导航信号的动态范围检测系统还包括导航信号控制模块，用 于控制所述卫星导航信号模拟器以自由配置检测场景，所述动态范围分析计算模块结合所 述检测场景计算相应的动态范围指标。
[0010] 可选的，所述检测场景包括速度检测场景、加速度检测场景和加加速度检测场景， 对应所述动态范围指标包括速度、加速度、加加速度指标。
[0011] 可选的，所述卫星导航信号为卫星导航接收机能够接收的射频信号。
[0012] 可选的，根据所述计算机文本所示的多普勒频移计算动态范围指标。
[0013] 可选的，所述的卫星导航信号的动态范围检测系统还包括放大器，用于放大所述 卫星导航信号。
[0014] 本发明还提供一种卫星导航信号的动态范围检测方法，包括
[0015] 卫星导航信号模拟器生成卫星导航信号；
[0016] 频率计测量所述卫星导航信号的频率值；
[0017] 频率自动采集装置实时将所述频率值自动采集为计算机文本；以及
[0018] 动态范围分析计算模块根据采集的所述计算机文本计算动态范围指标。
[0019] 可选的，在所述卫星导航信号模拟器生成卫星导航信号前，先实现开机预热。
[0020] 可选的，导航信号控制模块控制所述卫星导航信号模拟器以配置检测场景，所述 卫星导航信号模拟器运行该检测场景，生成卫星导航信号。
【主权项】
1. 一种卫星导航信号的动态范围检测系统，其特征在于，包括 卫星导航信号模拟器，用于生成卫星导航信号； 频率计，用于测量所述卫星导航信号的频率值； 频率自动采集装置，用于将所述频率值自动采集为计算机文本；以及 动态范围分析计算模块，用于根据采集的所述计算机文本计算动态范围指标。
2. 如权利要求1所述的卫星导航信号的动态范围检测系统，其特征在于，还包括导航 信号控制模块，用于控制所述卫星导航信号模拟器以自由配置检测场景，所述动态范围分 析计算模块结合所述检测场景计算相应的动态范围指标。
3. 如权利要求2所述的卫星导航信号的动态范围检测系统，其特征在于，所述检测场 景包括速度检测场景、加速度检测场景和加加速度检测场景，对应所述动态范围指标包括 速度、加速度、加加速度指标。
4. 如权利要求1所述的卫星导航信号的动态范围检测系统，其特征在于，所述卫星导 航信号为卫星导航接收机能够接收的射频信号。
5. 如权利要求1所述的卫星导航信号的动态范围检测系统，其特征在于，根据所述计 算机文本所示的多普勒频移计算动态范围指标。
6. 如权利要求1所述的卫星导航信号的动态范围检测系统，其特征在于，还包括放大 器，用于放大所述卫星导航信号。
7. -种卫星导航信号的动态范围检测方法，其特征在于，包括 卫星导航信号模拟器生成卫星导航信号； 频率计测量所述卫星导航信号的频率值； 频率自动采集装置实时将所述频率值自动采集为计算机文本；以及 动态范围分析计算模块根据采集的所述计算机文本计算动态范围指标。
8. 如权利要求7所述的卫星导航信号的动态范围检测方法，其特征在于，在所述卫星 导航信号模拟器生成卫星导航信号前，先实现开机预热。
9. 如权利要求7所述的卫星导航信号的动态范围检测方法，其特征在于，导航信号控 制模块控制所述卫星导航信号模拟器以配置检测场景，所述卫星导航信号模拟器运行该检 测场景，生成卫星导航信号。
10. 如权利要求9所述的卫星导航信号的动态范围检测方法，其特征在于，所述检测场 景为速度检测场景，设置该检测场景下卫星导航接收机的运动模型为：静止后以所述卫星 导航信号模拟器速度指标范围上限值为速度值，沿着卫星径向方向匀速运动。
11. 如权利要求10所述的卫星导航信号的动态范围检测系统，其特征在于，所述动态 范围分析计算模炔基于多普勒频移原理，利用公式计算速度动态范围；其中，V为 速度，fd为多普勒频移，c为光速，fs为所述卫星导航接收机静止时接收到的射频信号频率 值。
12. 如权利要求9所述的卫星导航信号的动态范围检测方法，其特征在于，所述检测场 景为加速度检测场景，设置该检测场景下卫星导航接收机的运动模型为：静止后以所述卫 星导航信号模拟器加速度指标范围上限值为加速度值，沿着卫星径向方向匀加速运动，最 终速度为所述卫星导航信号模拟器速度指标范围上限值。
13. 如权利要求12所述的卫星导航信号的动态范围检测方法，其特征在于，所述动态 范围分析计算模炔基于多普勒频移原理，利用公式《 计算加速度动态范围；其中， a为加速度，fd为多普勒频移，c为光速，△ T为频率从最低端开始到最高端经过的时间，fs 为所述卫星导航接收机静止时接收到的射频信号频率值。
14. 如权利要求9所述的卫星导航信号的动态范围检测方法，其特征在于，所述检测场 景为加加速度检测场景，设置该检测场景下卫星导航接收机的运动模型为：静止后以所述 卫星导航信号模拟器加速度指标范围上限值为加加速度值，沿着卫星径向方向作加速度为 零的匀加加速运动，最终速度为所述卫星导航信号模拟器速度指标范围上限值。
15. 如权利要求14所述的卫星导航信号的动态范围检测方法，其特征在于，所述动态 范围分析计算模炔基于多普勒频移原理，利用公式7 = 计算加加速度动态范围；其 中，J为加加速度，fd为多普勒频移，c为光速，△ T为频率从最低端开始到最高端经过的时 间，fs为所述卫星导航接收机静止时接收到的射频信号频率值。
16. 如权利要求9-15任意一项所述的卫星导航信号的动态范围检测方法，其特征在 于，配置所述检测场景的方法包括 关闭大气延迟； 选择卫星定位系统，并设置卫星信号频点； 卫星导航信号模拟器选择单颗可见卫星场景，编辑该颗卫星轨道参数使其处于地球静 止轨道上，并设置卫星与地球中心连线在球面交点的经度值为B ; 关闭所述可见卫星扩频码和导航数据，使其只发送单载波调制信号； 设置所述可见卫星信号功率为最大值； 设置卫星导航接收机初始位置经度值为B，炜度值为0,高度值大于0,运动方向的单位 向量为（cosB, sinB, 0)。
17. 如权利要求16所述的卫星导航信号的动态范围检测方法，其特征在于，所述卫星 导航信号模拟器支持BDS系统，选择单颗可见卫星场景时选择五颗地球静止轨道卫星中的 一颗可见卫星。
【专利摘要】本发明提供一种卫星导航信号的动态范围检测系统，包括卫星导航信号模拟器、频率计、频率自动采集装置以及动态范围分析计算模块。利用上述卫星导航信号的动态范围检测系统，本发明还提供卫星导航信号的动态范围检测方法，基于卫星导航信号模拟器工作原理及多普勒效应，能够实时模拟不同动态环境下接收机接收到的射频信号，从速度、加速度、加加速度等方面分析卫星导航信号模拟器动态范围测试方法，并搭建动态范围测试平台，形成具体测试方案，开展实验验证测试方法的正确性、实用性和有效性。该测试方法简便可靠，可在模拟环境中准确检测卫星导航信号模拟器的动态范围。
【IPC分类】G01S19-23
【公开号】CN104635246
【申请号】CN201510089918
【发明人】胥婕, 胡立志, 马志超, 徐亮, 董莲, 张裕, 李明, 来磊, 蔡青
【申请人】上海市计量测试技术研究院
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月27日