一种多GPS接收机授时精度测试方法与流程

本发明涉及导航系统技术领域，具体涉及一种多gps接收机授时精度测试方法。

背景技术：

gps接收机是接收全球定位系统卫星信号并确定地面空间位置的仪器。gps卫星发送的授时和导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要能够拥有接收、跟踪、变换和测量gps信号的接收设备，即gps信号接收机。目前，国内外研发的gps信号接收机厂家包括novtel、trimble、北斗星通、华丽创通、蓝天星空、北京航宇等厂家，不同厂家的性能指标均有差异，目前我公司使用gps接收机进行授时功能，作为系统的时间基准，为了保证gps时间连续性和准确定，需要同时对不同厂家的多个gps接收机授时精度进行测试和对比分析。

在gps信号接收机模块使用过程中，出现了gps时间不连续以及时间倒退的现象。因此急需研制一套gps接收机授时连续性和准确性分析的测试系统，实现单个导航模块和多个导航模块授时连续性和准确性分析，完成导航模块授时性能评价。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何有效评估gps接收机模块授时性能指标，避免产品缺陷在装机后出现。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多gps接收机授时精度测试方法，包括以下步骤：

步骤1：将9个gps天线分别接入1分9的隔直功分器的输入端，将被测的gps接收机接入gps数据采集模块并将gps天线接到各gps接收机的端口；

步骤2：gps数据采集模块通过rs-232串口和i/o端口，获取每个gps接收机输出的gps时间、pv信号和pps秒脉冲信号，gps接收机定位后，也即pv信号有效时，gps数据采集模块判断pps秒脉冲信号时间间隔误差，若相邻的秒脉冲信号时间间隔不在995ms～1005ms之间，则判定为pps秒脉冲信号合格并继续执行下一步骤，否则认为不合格然后结束；

步骤3、gps数据采集模块将pps秒脉冲信号合格信息、秒脉冲信号时间间隔信息、gps接收机定位数据和gps接收机编号进行组包，并发送给计算机模块；

步骤4：计算机模块接收来自gps数据采集模块的信息，一方面将原始数据存储在硬盘模块中；另一方面按照协议对信息进行解析，得到gps时间，并比较同一gps接收机的gps时间间隔，若时间间隔大于50ms，则输出gps时间错误数据，判定gps时间不连续，打印gps时间间隔以及gps接收机编号，否则继续比较下一个gps接收机的gps时间间隔直至比较完毕；

步骤5、计算机模块比较多个gps接收机的定位时间：时间同步的起点为gps接收机均定位的时刻，按照协议解析gps时间，并比较不同gps接收机相同数据包编号的时间信息，如果gps时间差大于50ns，则输出gps接收机编号以及异常gps时间信息，认为对应gps接收机的授时同步性差。

优选地，步骤5之后还包括：计算机模块通过rs-232串口将gps接收机编号以及对应的授时精度评价结果输出。

优选地，所述gps数据采集模块将组包信息通过lbe总线发送给计算机模块。

优选地，所述gps数据采集模块采用fpga实现，为每路rs-232的发送和接收各提供1k数据缓存，采用乒乓结构实现数据的无缝对接。

优选地，所述fpga为赛灵思2v1000系列芯片，实现9路rs-232串口、18路i/o输入以及lbe通讯接口电路。

优选地，所述隔直功分器、gps接收机、gps数据采集模块均位于一机箱内。

(三)有益效果

本发明提供了一种多gps接收机授时精度测试方法，实现了单个gps接收机的授时误差和秒脉冲精度分析，以及多gps接收机的授时精度测试与分析。

附图说明

图1是本发明一种多gps接收机授时精度测试方法中gps接收机测试系统原理框图；

图2是本发明一种多gps接收机授时精度测试方法中gps数据采集模块原理框图；

图3是本发明一种多gps接收机授时精度测试方法中gps授时数据分析与记录流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提供的一种多gps接收机授时精度测试方法基于一种测试系统硬件平台实现，系统框图具体见图1。测试系统组成包括总线底板、信号转接板、计算机模块、gps数据采集模块、gps功分器、gps天线、硬盘模块、电源模块和笔记本电脑。gps信号经过功分器接入gps接收机(被测产品)中，gps接收机将gps数据、定位状态和秒脉冲信号，通过串口和io端口接入gps数据采集板，gps数据采集板将定位信息处理、组包后发送给计算机模块，计算机模块一方面对原始数据进行存储在硬盘模块中；另一方面对数据进行解析和处理，获取多个接收机的gps时间授时精度信息，通过计算机模块实时打印输出至显示器。

其次，研制的gps数据采集模块，模块框图具体见图2。该模块基于赛灵思2v1000系列芯片，实现9路rs-232串口、18路i/o输入以及lbe通讯接口电路。gps接收机安装在gps数据采集模块上，通过rs-232进行定位数据的采集，fpga为每路rs-232的发送和接收各提供1k数据缓存，采用乒乓结构实现数据的无缝对接；gps模块的定位成功标志信号和秒脉冲信号接入fpga的i/o引脚，实现对gps模块定位状态和秒脉冲信号的采集，并对数据进行编号、组包，通过lbe接口发送给计算机模块。

最后，设计gps授时数据分析与记录流程，该流程在计算机模块中实现，流程图见图3。gps数据分析与记录过程是通过lbe总线接收数据采集模块获取的gps接收机信息，将数据存入硬盘模块中，便于事后分析；另外，gps数据分析与记录过程实时对多个gps接收机信息进行解析、数据处理，一方面获取同一接收机模块的gps时间间隔和秒脉冲时间间隔，通过串口进行对外打印，判断gps时间连续性和秒脉冲时间准确性；另一方面通过获取不同gps接收机的相同编号的gps时间，判断不同接收机的gps时间同步性。

基于上述测试系统实现的多gps接收机授时精度测试方法包括以下步骤：

实施步骤1：按照图1进行测试系统搭建，将外部的gps天线接入1分9的隔直功分器的输入端，将被测的gps接收机接入gps数据采集板并将天线接到1-9端口，完成被测gps接收机接入测试系统；

实施步骤2：系统加电，gps数据采集模块通过rs-232串口和i/o端口，获取每个接收机输出的gps时间、pv信号和pps秒脉冲信号。gps接收机定位后，也即pv信号有效，gps数据采集模块判断pps秒脉冲时间间隔误差，若相邻的秒脉冲时间间隔不在995ms～1005ms之间，判定为pps秒脉冲合格。将pps秒脉冲合格信息、秒脉冲时间间隔信息、gps接收机定位数据和gps接收机编号进行组包，并通过lbe总线发送给计算机模块。

实施步骤3：计算机模块接收gps数据采集模块的信息，一方面将原始数据存储在硬盘模块中，便于事后分析；另一方面按照协议对数据进行解析出gps时间，并比较同一gps接收机的gps时间间隔，时间间隔大于50ms，计算机模块输出gps时间错误数据，判定gps时间不连续，打印gps时间间隔以及gps接收机编号；比较多个gps接收模块的定位时间，时间同步的起点为gps接收机均定位(pv有效)，计算机模块按照协议解析gps时间，并比较不同模块相同数据包编号的时间信息，如果gps时间差大于50ns，输出gps模块编号以及异常gps时间信息，认定该gps模块授时同步性差。

实施步骤4：计算机模块通过步骤3的数据处理，获取了同一接收机授时连续性和秒脉冲精度评价结果；获取多个gps接收机的授时精度评价结果，通过rs-232串口将gps编号以及评价结果输出至计算机中。

通过测试，完成了9个gps接收机模块的授时精度评估，发现1个厂家的gps接收机出现时间倒退4s问题，发现1个厂家的gps接收机出现了gps时间丢35s，经过厂家修正软件后，两个厂家的gps时间倒退和丢失问题解决，gps接收机授时精度满足要求，在后续的飞行试验验证中，gps接收机授时精度验证一次成功。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。