一种星载接收机校时功能测试系统及方法技术方案

一种星载接收机校时功能测试系统及方法，主要应用到航天领域星(船)载导航接收机校时功能的测试和评估。本系统具有以下几个特征：(1)测试精度较传统方式有所提高，采用高稳时钟和硬件定时，并对测试系统自身零值进行评估，校时测试精度达到十纳秒级；(2)测试覆盖性好，采用FPGA硬件定时控制，可设定校时指令延时步长，每次递进，实现整秒时刻的全覆盖，满足校时时刻的随机性测试；(3)能够实现功能集成化测试，参数设定后，基本由设备自动执行，测试人员无需操作，待测试结束后，可自动生成测试结果。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，主要应用到航天领域星(船)载导航接收机校时功能的测试和评估。本系统具有以下几个特征：(1)测试精度较传统方式有所提高，采用高稳时钟和硬件定时，并对测试系统自身零值进行评估，校时测试精度达到十纳秒级；(2)测试覆盖性好，采用FPGA硬件定时控制，可设定校时指令延时步长，每次递进，实现整秒时刻的全覆盖，满足校时时刻的随机性测试；(3)能够实现功能集成化测试，参数设定后，基本由设备自动执行，测试人员无需操作，待测试结束后，可自动生成测试结果。【专利说明】
本专利技术涉及一种星载接收机校时功能测试系统及测试方法，实现了星载接收机校 时功能的集成化、自动化测试，能够达到较高的测试精度，属于卫星测试
。
技术介绍
随着航天工程技术的不断发展，星载导航接收机扮演越来越重要的角色，授时功 能是导航接收机的核心功能之一，直接关系到整星的性能。 测试星载导航接收机的校时功能，是综合测试中的重要一环，需要对接收机的校 时功能进行验证、对其精度进行准确测量。以便确保接收机校时功能的完备，进而保证整星 正常工作。传统的星载接收机校时功能测试多采用人工+通用仪器的方式，测试系统搭建 过程较为繁琐，测试过程较为复杂，必须由经验丰富的测试工程师完成，且测试精度相对较 低，测试覆盖性不足，仅能在较为固定时间（整秒）进行校时。 随着用户对校时精度和性能要求日益提高，这种测试方法存在着瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的技术解决的问题是：克服现有测试手段的不足，提供了一种星载接收机 校时功能测试系统及测试方法，采用嵌入式技术将测试过程集成至测试系统中，实现了校 时功能测试的自动化和实时输出并将校时功能的测试精度提高到十纳秒级，具有实用性 强、效率高的特点。 本专利技术的技术解决方案是：一种星载接收机校时功能测试系统，包括：时间码转 换模块、小数秒遍历模块、零值校准模块、校时指令发送模块、高稳时钟模块、差值统计模 块、处理模块、示波器和导航信号仿真器； 导航信号仿真器产生秒脉冲和与秒脉冲对应的时间码，并将秒脉冲发送给小数秒 遍历模块和示波器，将时间码发送给时间码转换模块，所述时间码为GPS的周内秒整秒值； 时间码转换模块将导航信号仿真器输出的时间码信息进行提取，并将提取出的时 间码转换成UTC时间，然后将转换后的UTC时间实时输出给校时指令发送模块，作为校时指 令数据的整秒部分； 高稳时钟模块采用高稳晶振模块，高稳晶振为校时指令发送模块和小数秒遍历模 块提供时钟基准； 小数秒遍历模块在接收到导航信号仿真器发送的秒脉冲时刻之前将预先设定的 延时时间值发送给校时指令发送模块，小数秒遍历模块接收到导航信号仿真器发送的秒脉 冲后，根据预先设定的延时时间值对秒脉冲进行延时，并通过高稳时钟模块提供的主频时 钟进行内部计数器的累加，当内部计数器的时间值与预先设定的延时时间值相等时，将延 时后的秒脉冲输出给校时指令发送模块和零值校准模块； 校时指令发送模块将时间码转换模块输出的UTC时间码与小数秒遍历模块输出 的延时时间值相加，作为校时指令的内容，小数秒遍历模块输出的延时后的秒脉冲触发校 时指令发送模块，将校时指令内容发送给被测的星载导航接收机； 被测的星载导航接收机接收到校时指令发送模块输出的校时指令后，提取出校时 指令中的UTC时间码以及延时时间值，并与内部的标准计时进行比较，得出时间差值，然后 输出给差值统计模块； 差值统计模块对接收到的时间差值进行统计并存储，并将统计后的时间差值发送 给处理模块； 零值校准模块接收小数秒遍历模块输出的延时后的秒脉冲并输出给示波器，波器 接收导航信号仿真器输入的秒脉冲和零值校准模块输入的秒脉冲，并计算导航信号仿真器 输入的秒脉冲和零值校准模块输入的秒脉冲之间的时间差，即为测试系统零值；示波器将 测试系统零值实时输出给处理模块； 处理模块接收差值统计模块输入的统计后的时间差值和示波器输入的测试系统 零值后，根据测试系统零值去除统计后的时间差值中的系统零值误差，得到校时功能测试 结果并输出。 所述系统的校时精度为不大于0· 075 μ s。 一种基于星载接收机校时功能测试系统的测试方法，步骤如下： (1)判断处理模块是否接收到测试系统的零值测量结果，若已收到，则进入步骤 (2);若未收到，则进入步骤（9); (2)对测试系统中的各模块进行初始参数设置，各模块返回初始参数设置回读参 数； (3)根据回读参数判断初始参数是否配置成功，若配置成功，则进入步骤（4)，若 没有配置成功，则进入步骤（2); (4)小数秒遍历模块判断是否接收到导航信号仿真器发送的秒脉冲，若接收到秒 脉冲，则进入步骤（5)，若没有接收到秒脉冲，则持续进行判断，直至接收到秒脉冲； (5)测试系统将导航信号仿真器发送的时间码转化成UTC时间码，然后将转换后 的UTC时间实时输出给校时指令发送模块，作为校时指令数据的整秒部分；同时触发校时 发送计数器，进入步骤（6); (6)判断校时发送计数器的值是否等于预先设置的延时时长，若校时发送计数器 的值等于预先设置的延时时长，则进入步骤（7);若校时发送计数器的值小于等于预先设 置的延时时长，则校时发送计数器的值加1，重新判断校时发送计数器的值是否等于预先设 置的延时时长； (7)校时指令发送模块根据时间码转换模块发送的UTC时间码和预先设定的延时 时间值生成校时指令并传输给被测星载导航接收机； (8)测试系统判断是否收到被测星载导航接收机发送的时间差值信号，若收到，则 进入步骤（12)，若没有收到，则持续进行判断，直至收到被测星载导航接收机发送的时间差 值信号；进入步骤（12); (9)示波器接收导航信号仿真器发送的秒脉冲和零值校准模块发送的零值测量 脉冲，计算两者之间的差值，即为零值测量值，并将零值测量值发送给处理模块；进入步骤 (10); (10)处理模块判断收到零值测量值的次数是否等于预设的次数，若等于预设的次 数，则进入步骤（11);若小于预设的次数，则收到零值测量值的次数加1，返回步骤（9); (11)处理模块输出零值测量值的均值，进入步骤（12); (12)系统中的差值统计模块和处理模块利用步骤（8)中接收到的被测星载导航 接收机发送的时间差值信号和步骤（11)中计算得到的零值测量值的均值，对时间差值信 号和零值测量值的均值进行比较，获得校时功能测量结果，并将测量结果输出。 本专利技术与现有技术相比的有益效果： (1)本专利技术中的系统将各个功能模块进行集成，采用一体化设计，将传统需要的纷 繁复杂的专用设备和通用设备，以模块化的方式集成起来；测试人员只需对一台测试系统 进行操作，提高了测试效率，降低了测试系统使用的复杂度； (2)本专利技术中的系统采用FPGA进行任务中断触发和时间标定，配以高稳时钟，为 测试精度提供了工具保证；该系统的设计，为提高校时测试的精度和覆盖性提供了有效保 证； (3)本专利技术中的方法强调对校时测量的各个环节进行定量标定，考虑自身零值等 因素；将对零值的校准计入测试过程，大幅提高了校时测试的精度； (4)本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星载接收机校时功能测试系统，其特征在于包括：时间码转换模块、小数秒遍历模块、零值校准模块、校时指令发送模块、高稳时钟模块、差值统计模块、处理模块、示波器和导航信号仿真器；导航信号仿真器产生秒脉冲和与秒脉冲对应的时间码，并将秒脉冲发送给小数秒遍历模块和示波器，将时间码发送给时间码转换模块，所述时间码为GPS的周内秒整秒值；时间码转换模块将导航信号仿真器输出的时间码信息进行提取，并将提取出的时间码转换成UTC时间，然后将转换后的UTC时间实时输出给校时指令发送模块，作为校时指令数据的整秒部分；高稳时钟模块采用高稳晶振模块，高稳晶振为校时指令发送模块和小数秒遍历模块提供时钟基准；小数秒遍历模块在接收到导航信号仿真器发送的秒脉冲时刻之前将预先设定的延时时间值发送给校时指令发送模块，小数秒遍历模块接收到导航信号仿真器发送的秒脉冲后，根据预先设定的延时时间值对秒脉冲进行延时，并通过高稳时钟模块提供的主频时钟进行内部计数器的累加，当内部计数器的时间值与预先设定的延时时间值相等时，将延时后的秒脉冲输出给校时指令发送模块和零值校准模块；校时指令发送模块将时间码转换模块输出的UTC时间码与小数秒遍历模块输出的延时时间值相加，作为校时指令的内容，小数秒遍历模块输出的延时后的秒脉冲触发校时指令发送模块，将校时指令内容发送给被测的星载导航接收机；被测的星载导航接收机接收到校时指令发送模块输出的校时指令后，提取出校时指令中的UTC时间码以及延时时间值，并与内部的标准计时进行比较，得出时间差值，然后输出给差值统计模块；差值统计模块对接收到的时间差值进行统计并存储，并将统计后的时间差值发送给处理模块；零值校准模块接收小数秒遍历模块输出的延时后的秒脉冲并输出给示波器，波器接收导航信号仿真器输入的秒脉冲和零值校准模块输入的秒脉冲，并计算导航信号仿真器输入的秒脉冲和零值校准模块输入的秒脉冲之间的时间差，即为测试系统零值；示波器将测试系统零值实时输出给处理模块；处理模块接收差值统计模块输入的统计后的时间差值和示波器输入的测试系统零值后，根据测试系统零值去除统计后的时间差值中的系统零值误差，得到校时功能测试结果并输出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金星虎，方兴，宋汉松，郭锦，张瀛，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11