一种应用于导航上行注入链路的监测方法与流程

本发明涉及卫星导航领域应用于上行注入链路发射通道时延、发射信号功率、频偏、信噪比的测量以及上行注入信息正确性的监测方法。

背景技术：

导航上行注入链路由卫星的地面管理控制中心、上行注入信号发射系统组成。导航上行注入系统的任务是定期向卫星注入广播星历、卫星钟差和卫星历书等关键性导航电文，确保用户的定位授时精度得到及时有效的保障，是地面卫星运行控制系统对导航卫星的管理通道。

地面的导航上行注入系统除完成电文的注入功能外，同时为卫星提供上行测距信号，上行测距与下行导航信号测距为导航卫星精密定轨提供依据。可见，导航上行注入系统工作的可靠性及稳定性直接关系着导航系统服务的有效性和稳定性，对上行注入链路进行监测，是确保导航系统服务的关键。

传统的对上行注入链路的监测方法一般是使用通用仪器进行测量，且主要是对信号质量的监测，主要包括发射信号功率谱、发射功率，完成监测量的上位机或本地显示。而且，通常测量时仅测量发射终端的输出，也即射频信号的生成单元，不能排除后续链路的干扰。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种能够对卫星导航上行注入链路进行监测的方法，可以实时在线完成上行注入链路的发射通道时延测量、上行注入信息的正确性监测、发射信号功率、频偏、信噪比的监测，并根据各监测量判断上行链路的工作状态，依判断结果执行相应的操作。

本发明采用的技术方案如下：

一种应用于导航上行注入链路的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)导航上行注入链路将注入的原始导航上行注入电文进行处理生成导航上行注入信号，将导航上行注入信号通过天线发射出去；

(2)下变频器通过天线的耦合输出口接收导航上行注入信号，将导航上行注入信号进行信号变频及功率控制，产生中频信号，将中频信号送入监测终端；

(3)监测终端接收中频信号，将中频信号进行解扩解调并进行解析，得到信号时延、信噪比、功率观测值和解析电文并上报给监控单元；

(4)监控单元从信号时延中扣除从天线至监测终端之间的时延值得到导航上行注入链路的时延并显示；从功率观测值中扣除从天线至监测终端之间的功率衰减，得到导航上行注入信号的输出功率；

(5)监控单元将信噪比和输出功率进行显示并监测，若监测结果正常，则显示监测正常，执行步骤(6)；否则执行步骤(7)；

(6)监控单元将解析电文与自身存储的原始导航上行注入电文进行比对，如果比对正确，则显示导航上行注入电文注入成功，否则存储解析导航上行注入电文，执行步骤(8)；

(7)监控单元命令监测终端上报信号时延、信噪比和功率观测值，重复执行步骤(4)-(6)，直至达到设定次数的监测，若监测结果均不正常，则产生告警，执行步骤(6)；

(8)对导航上行注入链路重新注入新的导航上行注入电文，返回步骤(1)，直至达到设定的比对次数，若比对结果均不正确，则产生告警。

其中，监测终端与监控单元之间使用TCP网络通信协议进行数据传输。

本发明相比传统的监测方法具有如下优点：

本方法通过在天线耦合输出端加入监测终端，配合监控单元实时在线监测发射通道时延、上行注入信号的发射功率、频偏、信噪比，监测终端实时接收并解析上行注入电文信息，将解析后的上行注入电文信息上报给上位机监控单元。监控单元将监测终端上报的电文信息与原始注入电文信息进行比对，来监测上行注入信息的正确性。本方法在发射末端进行监测，囊括了从地面运行控制系统导航电文生成到发射末端的整个上行注入链路对上行注入信息的影响，能够对地面上行注入信息进行全面的监测。

本发明监测终端可以根据不同的卫星号配置生成不同的伪码，以适应不同地址的卫星输入信号要求，全面监测所有不同卫星的导航上行注入信息。

本发明监测终端也可以连接在发射终端输出口以及功放耦合输出端，以分段监测上行注入链路各个环节的信号质量及电文信息，在上行注入链路出现故障时，帮助排查分析故障点。

本发明监测终端及监控单元具有实现简单、实用性强、应用范围广、监测精度高的特点，已在北斗卫星导航系统地面管理站等多个项目中获得应用。

附图说明

图1是本发明导航上行注入链路及监测终端的连接原理图。

图2是本发明监控单元电文比对的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步的描述：

导航上行注入链路及监测终端的连接方法如图1所示。导航上行注入链路的工作流程如下：卫星地面管理控制中心根据使用需求生成导航上行注入电文，通过监控单元组帧成导航电文上注指令下发给发射终端；发射终端接收到上注指令后，解析出导航上行注入电文，在校验正确时将导航上行注入电文进行伪码扩频、载波调制、功率控制、上变频，生成导航上行注入信号后送入功放，经过功率放大的导航上行注入信号通过天线发射出去完成导航电文的上行注入。

本发明监测终端及监控单元的应用方法如图1所示，这种方法具体包括步骤如下：

(1)导航上行注入链路将注入的原始导航上行注入电文进行处理生成导航

上行注入信号，将导航上行注入信号通过天线发射出去；

(2)下变频器通过天线的耦合输出口接收导航上行注入信号，将导航上行注入信号进行信号变频及功率控制，产生中频信号，将中频信号送入监测终端；

(3)监测终端接收中频信号，将中频信号进行解扩解调并进行解析，得到信号时延、信噪比、功率观测值和解析电文并上报给监控单元；

(4)监控单元从信号时延中扣除从天线至监测终端之间的时延值得到导航上行注入链路的时延并显示；从功率观测值中扣除从天线至监测终端之间的功率衰减，得到导航上行注入信号的输出功率；

(5)监控单元将信噪比和输出功率进行显示并监测，若监测结果正常，则显示监测正常，执行步骤(6)；否则执行步骤(7)；

(6)监控单元将解析电文与自身存储的原始导航上行注入电文进行比对，如果比对正确，则显示导航上行注入电文注入成功，否则存储解析导航上行注入电文，执行步骤(8)；

(7)监控单元命令监测终端上报信号时延、信噪比和功率观测值，重复执行步骤(4)-(6)，直至达到设定次数的监测，若监测结果均不正常，则产生告警，执行步骤(6)；

(8)对导航上行注入链路重新注入新的导航上行注入电文，返回步骤(1)，直至达到设定的比对次数，若比对结果均不正确，则产生告警。

如图1所示，发射通道时延是指时基信号自点①输入到射频信号自点②输出的信号时延，它表示导航上行注入信号从产生到通过天线发射出去所经过的时间延迟，反映在长度上也就是导航上行注入信号在该时间段内传输的距离，它直接影响上行测距的精度。发射通道时延随设备老化和环境变化而变，它是时变参数，在某一时刻，其值：

T₁₂＝T₁₂⁰+ΔT₁₂

式中T₁₂⁰是发射终端在出厂时由标校接收机测得的发射终端本身时延标称值，装订在监控单元内，而ΔT₁₂是时变量。

本发明监测终端与发射终端使用同一个时间基准，两者时间同步精度高，钟差可忽略。当使用监测终端进行发射时延测量时，可测得信号发时延：

T₁₄＝T₁₂+T₂₃+T₃₄

式中，T₂₃为短连接电缆和下变频器的总时延，其时延可事先精确测定，并存入监控单元中；T₃₄是监测终端在出厂时用发标校基准源测得的本身的时延，装订在监控单元内。于是导航上行注入链路的时延为：

T₁₂＝T₁₄-T₂₃-T₃₄

对发射信号功率的处理方法类似，监控单元将发射终端上报的功率观测值扣除从天线耦合口至监测终端之间的功率衰减，从而获得导航上行注入信号的输出功率。

监测终端实时采集导航上行注入信号的信号时延、信噪比、功率观测值。在发射链路工作正常时，监测终端按照一定的时间间隔主动上报监测量信息以及监测终端的工作状态信息；在监控单元根据监测终端上报的监测量判断导航上行注入链路可能出现异常时，立刻命令监测终端重复进行两次查询导航上行注入链路工作状态，监测终端在接收到查询命令后，立刻进行查询并将结果上报监控单元，监控单元接收三次监测量信息，如果三次数据均异常，则最终判定发射链路工作异常，进行告警由技术人员进行深入的问题分析。通过三次判决可有效降低错误判决的产生几率。在监测终端收到监控单元下发的工作参数信息后，监测终端立刻执行工作参数的设置，并将执行结果实时地上报给监控单元，监控单元根据收到的回执来决定后续的操作。

监控单元将监测终端上报的解析电文与自身存储的原始导航上行注入电文进行比对，验证解析得到的解析电文的正确性。监控单元的电文比对流程如图2所示。若比对错误，则存储错误电文，并进行第二次导航上行注入电文，否则返回导航上行注入电文注入成功给管理者；若第二次比对错误，则存储错误电文，并进行第三次导航上行注入电文，否则返回电文注入成功信息及第一次注入失败警告信息给管理者；重复比对三次，监控单元将电文比对的结果回馈给系统管理者，如果三次电文注入均失败，则进行告警，由技术人员分析可能的电文注入失败原因及要进行的操作。