文监测分析单元工作原理框图。
[0030] 图3为本发明的北斗卫星自主定位单元原理框图。
[0031] 图4为本发明的定位结果检测单元原理框图。
[0032] 图5为本发明的北斗卫星授时处理单元原理框图。
[0033] 图6为本发明的同步精度检测单元原理框图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0035] 根据中国卫星导航系统管理办公室2013年公布的第二版北斗空间信号接口控制 文件，北斗卫星导航系统简称其空间星座由5颗地球静止轨道（GEO)卫星、27颗中圆地球轨 道（MEO)卫星和3颗倾斜地球同步轨道（IGSO)卫星组成。截止到2013年底，在轨工作卫 星有5颗地球静止轨道（GEO)卫星、4颗中圆地球轨道（MEO)卫星和5颗倾斜地球同步轨道 (IGSO)卫星。
[0036] 截止到2013年底北斗卫星信号的频点有B1、B2和B3,其中B3为军用频点，随着 北斗系统的建设会陆续增加其它的频点，不同频点播发的导航电文类型基本相同，主要在 数据帖结构、播发频度和加密方式上有区别，本发明专利W Bl频点为例进行说明北斗卫星 导航电文。
[0037] 北斗卫星导航系统的Bl信号的标称载波频率为1561. 098MHz。根据速率和结构不 同，北斗卫星导航电文分为Dl导航电文和D2导航电文。ME0/IGS0卫星的BlI信号播发Dl 导航电文，GEO卫星的BlI信号播发D2导航电文。
[0038] Dl导航电文速率为50bps，并调制有速率为化bps的二次编码，内容包含基本导航 信息（本卫星基本导航信息、全部卫星历书信息、与其它系统时间同步信息）；D2导航电文 速率为50化PS，内容包含基本导航信息和增强服务信息（北斗系统的差分及完好性信息和 格网点电离层信息）。Dl导航电文由超帖、主帖和子帖组成。每个超帖为36000比特，历时 12分钟，每个超帖由24个主帖组成（24个页面）；每个主帖为1500比特，历时30秒，每个 主帖由5个子帖组成；每个子帖为300比特，历时6秒，每个子帖由10个字组成；每个字为 30比特，历时0. 6秒。D2导航电文由超帖、主帖和子帖组成。每个超帖为180000比特，历 时6分钟，每个超帖由120个主帖组成，每个主帖为1500比特，历时3秒，每个主帖由5个 子帖组成，每个子帖为300比特，历时0. 6秒，每个子帖由10个字组成，每个字为30比特， 历时0. 06秒。表1-1和表1-2为北斗卫星D1、D2导航电文信息类别及播发特点。
[0039]
[0040] 表1-1北斗卫星Dl、D2导航电文信息类别及播发特点 [0041 ]
[0042] 表1-2北斗卫星Dl、D2导航电文信息类别及播发特点
[0043] 本发明提供一种北斗卫星导航系统性能监测装置，通过实时监测和分析北斗卫星 所播发的导航电文，实现对北斗卫星导航系统的导航电文的监测和系统定位、授时性能的 检测。所述装置对北斗系统B1、B2和B3等频点的导航电文均能进行监测和分析，本发明W Bl频点为例进行说明，其它频点导航电文的处理方法类似。
[0044] 北斗卫星导航系统性能监测装置，包括北斗卫星电文接收单元、北斗电文监测分 析单元、北斗卫星自主定位单元、北斗卫星授时单元、定位结果检测单元、同步精度检测单 元和用户交互单元，W及供电单元。
[0045] ①北斗卫星电文接收单元
[0046] 北斗卫星电文接收单元包括射频处理、基带处理和电文整理等功能子单元。其中， 射频处理子单元利用北斗天线对实时接收到的B1、B2和B3等频点的北斗卫星信号进行混 频、滤波和放大等处理实现下变频，得到的中频信号进行模/数转换进入基带处理单元（即 数字处理部分），然后进行信号捕获和跟踪过程，帖同步码同步后进行信号解调和解扩，得 到初始北斗导航电文数据，电文整理子单元根据子帖计数和页面编号对初始北斗导航电文 数据按数据格式进行组合或逐帖的数据帖拼装，即可获取表1中的北斗导航电文Dl和D2 各种导航电文信息，并对北斗导航报文Dl和D2各种导航电文信息进行存储。
[0047] ②北斗卫星电文监测分析单元
[0048] 参见图2。北斗卫星电文监测分析单元对北斗卫星电文接收单元处理得到的初始 北斗导航电文的各种导航电文信息进行分类监测、分析，识别北斗卫星健康性和导航电文 正确的北斗卫星，得到监测分析结果和健康的北斗卫星导航电文，并对异常卫星和异常电 文通过用户交互单元向用户告警。卫星指示健康及导航电文正确即为卫星健康。监测和分 析的对象包括基本导航信息、历书信息、与其它系统时间同步信息和完好性及差分信息，相 关信息如表1所示。
[0049] 北斗卫星电文监测分析单元的监测对象为指示性参数，根据指示性参数可W判断 卫星的健康性和信号可用性，如卫星自主健康标识和卫星健康信息，若指示正常则通过用 户交互单元提示用户继续使用该卫星，指示异常则通过用户交互单元向用户告警，并停止 使用该卫星；如描述卫星空间信号精度的用户距离精度指数，若该指数较大或无该指数，贝U 通过用户交互单元向用户告警，并停止使用该卫星。
[0050] 北斗卫星电文监测分析单元的分析对象为除指示性参数外的其它参数，其中根据 参数功能的不同分为授时相关参数和定位相关参数。导航电文Dl和D2中均播发设及时间 和定位性能的重要参数。
[0051] 与时间相关的主要参数有：周内秒计数、整周计数、历书周计数、星上设备时延差、 钟差参数和电离层模型参数。在接收卫星电文正常情况下，北斗卫星电文监测分析单元判 断周内秒计数、整周计数和历书周计数是否是单调递增的等差数值（判断连续单调性），其 数值是否在合理范围内，数值变化时刻是否正确；根据《北斗卫星导航系统空间接口控制文 件》的计算公式，对星上设备时延差、钟差参数和电离层模型参数进行解算，分析其解算结 果值是否在合理范围之内，合理范围需要根据长期监测结果确定，其中钟差参数是否更新 需根据时钟数据龄期判断。
[0052] 与定位有关的主要参数有：星上设备时延差，钟差参数，电离层模型，W及星历数 据龄期、星历参数、历书参数。星上设备时延差、钟差参数和电离层模型参数的处理与对授 时相关参数的处理相同；根据星历数据龄期判断是否有星历数据更新，如有更新星历参数 首先判断每个星历参数是否在合理范围内，如无异常数据则依据《北斗卫星导航系统空间 接口控制文件》相应公式进行计算得到卫星坐标信息，该位置信息与根据历史星历参数预 测的估算卫星坐标信息进行比对，判断该位置信息是否正确，如超过卫星位置坐标口限需 给用户发提示；根据历书参数可计算得到粗略的卫星位置坐标信息，该卫星位置坐标信息 可W进一步验证星历参数卫星坐标的正确性。
[0053] ③北斗卫星自主定位单元
[0054] 参见图3。北斗自主定位单元接收北斗电文监测分析单元提供的健康北斗卫星导 航电文。实现自动定位要求参与定位的健康卫星数量不少于4颗，根据每颗健康北斗卫星 信号发射时间和本地时间得到初始伪距测量值，然后再利用星上设备时延差、钟差参数和 电离层模型参数等对初始伪距进行修正，再通过化Pf ield模型消除对流层时延，得到精确 的伪距测量值；利用星历参数计算得到卫星坐标，根据伪距测量值和卫星坐标进行定位计 算，得到一个粗略的本地坐标。根据粗略的本地坐标计算每颗卫星的卫星仰角和方位角，然 后剔除卫星仰角小于仰角口限值、卫星载噪比小于载噪比口限值和伪距变化值变化异常的 卫星，再根据精度衰减因子选择合适的卫星组合，重新进行定位解算得到精确的本地坐标， 重新计算卫星仰角和方位角，并将本地坐标、定位选星结果和剔除卫星原因输出到用户交 互单元。针对伪距值变化异常的卫星将分析卫星发射时间和星历参数等卫星导航电文，并 结合北斗卫星电文监测分析单元的分析结果进一步分析异常产生原因。 阳化日]④北斗卫星授时处理单元
[0056] 参见图5。北斗卫星授时处理单元接收北斗电文监测分析单元提供的健康北斗 卫星导航电文。卫星授时算法要求，至少有1个北斗卫星即可用于授时，根据获取的本地 基准坐标和每颗健康北斗卫星坐标计算初始伪距值，并利用星上设备时延差、钟差参数和 电离层模型参数等修正初始伪距测量值，再通过化Pfield模型消除对流层时延，得到精确 的伪距测量值，进而得到每颗卫星接收通道的本地钟差，最后通过多通道拟合算法对每个 选中卫星的本地钟差进行融合，根据融合后的本地钟差对IPPS(秒脉冲）进行调相调频控 制得到与系统时同步的本地时标信号，实现与北斗卫星时钟同步。授时计算过程中也需要 首先进行卫星优选，剔除卫星仰