一种导航设备测试系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种导航设备测试系统及方法，包括，其特征在于：包括管理控制单元，还包括信号采集单元、数据存储单元、导航信号生成单元和激励生成单元，其中采集的信号存储到存储单元，在回放时从存储单元读取数据并控制激励生成单元生成物理的测试激励给被测导航设备进行测试。在需要利用采集回来的数据进行重放时，则由信号生成单元从数据存储单元读取各种测试激励数据，并将其恢复为物理的测试激励信号，提供给被测设备；将被测导航设备输出的运动状态数据与标准运动状态数据相比较以评价被测导航设备的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种导航设备测试系统及方法
本专利技术涉及INS(InertialNavigationSystem,惯性导航系统)/GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem,全球卫星导航系统)组合导航
，特别是涉及一种INS/GNSS组合导航设备测试系统及方法。
技术介绍
INS/GNSS组合导航技术是结合了卫星导航技术和惯性导航技术向用户提供位置、导航和时间服务的技术，目前已经广泛应用于军事和民用领域。在INS/GNSS组合导航设备的测试验证中，目前采用最多的方式是将其安装在运动载体(例如车辆、飞机、导弹等)上，在实际运动条件下将被测INS/GNSS组合导航设备输出的位置、姿态数据与标准位置、姿态数据(由同等精度或更高精度的其他导航系统提供)相比较，计算其精度是否满足要求。另外，也有一些测试系统基于数学仿真模拟器和三维转台等运动机构构成半实物仿真测试系统，由模拟器产生的仿真运动数据驱动转台等运动机构。上述方法的局限性表现为：1.实际环境下的外场车载、船载、机载测试，测试条件要求较高，测试成本高、周期长且试验条件不易获得。2.测试的可重复性差，受测试时段的卫星几何构形、气候条件、电磁环境、载体运动状态等多种变量的共同影响，较难在多次外场测试中复现测试结果。3.基于数学仿真方法构造的运动状态信息与实际运动状态的符合度严重依赖于所用数学模型，对于复杂运动状态，其仿真正确性较难验证。
技术实现思路
本专利技术根据现有技术存在的缺陷，提供一种基于记录回放技术的INS/GNSS组合导航设备的测试系统，能够通过记录载体实际运动过程中的卫星导航信号、运动状态数据(包括位置、速度、加速度、姿态角等)并在实验室内回放，由回放数据同步驱动射频导航信号发生装置、姿态运动发生装置和加速度信号发生装置为被测INS/GNSS组合导航设备提供与外场测试一致的测试激励，在实验室内最大程度地实现接近于外场条件的测试。具体而言提供一种导航设备测试系统，其特征在于：包括管理控制单元，其特征在于：还包括卫星导航信号采集单元，载体姿态信号采集单元，载体加速度信号采集单元，标准运动状态解算单元，数据存储单元，信号生成单元和时间同步单元，其中，各采集单元采集实际测试环境下各种测试激励信息，由标准运动状态解算单元根据各采集单元采集的测试激励信息实时解算得到标准运动状态数据；数据存储单元存储各采集单元采集的测试激励信息和标准运动状态解算单元解算得到的标准运动状态数据；在需要利用采集回来的数据进行重放时，则由信号生成单元从数据存储单元读取各种测试激励数据，并将其恢复为物理的测试激励信号，提供给被测设备；将被测设备输出的运动状态数据与标准运动状态解算单元解算的标准运动状态数据相比较。进一步的，其特征在于：所述载体姿态采集单元和载体运动加速度采集单元，分别用于采集载体姿态数据和载体运动加速度数据。进一步的，其特征在于：所述标准运动状态解算单元，用于对采集的载体姿态数据和载体运动加速度数据进行误差修正和标准运动状态解算，标准运动状态解算可以在采集时实时进行，也可以在事后通过读取存储单元中存储的测试激励数据完成解算。标准运动状态解算单元采用子滤波器实现对卫星导航信号I、Q数据的捕获跟踪，主滤波器对卫星导航、惯性导航误差状态统一进行最优估计，并将载波频率误差和码相位误差反馈回卫星导航跟踪环路，将惯性参数误差反馈给误差补偿单元，完成惯性解算，得到标准的位置、速度和姿态等标准运动状态数据，并将其存入标准运动状态存储单元。进一步的，其特征在于：所述数据存储单元包括卫星导航数据存储单元、姿态数据存储单元、加速度数据存储单元，分别用于存储对应的数据。进一步的，其特征在于：所述信号生成单元包括导航信号生成单元、姿态激励生成单元、加速度激励生成单元。进一步的，其特征在于：时间同步单元为各采集单元和信号生成单元提供时间同步信号，各采集单元利用时间同步信号为测试激励数据加上时标信息，该时标信息与测试激励数据一同被存储，并用于数据回放时的时间对齐。进一步的，其特征在于：所述姿态激励生成单元为转台，所述被测设备安装于转台上。进一步的，其特征在于：所述数据存储单元的存储区分为临时存储区和永久存储区，临时存储区用于实时存储采集单元采集的测试激励数据，实时数据以一定的方式分段存储于临时存储区；管理控制单元监控临时存储区的使用状况，在满足设定条件时将临时存储区内已写满的的数据块转移到永久存储区存储，同时释放被转移数据所占用的原临时存储区供循环使用。进一步的，其特征在于：临时存储区使用策略为：将临时存储区分为一系列固定大小的数据块，各数据采集单元在需要存储数据时申请使用临时存储区中标记为可用的数据块，将该数据块标记为已用，并将采集的数据存入该数据块，在数据块写满时将数据块的编号、数据块开始写入时间、数据块写满时间等信息按采集数据类型分别加入射频数据块队列、姿态数据块队列、加速度数据块队列；管理控制单元顺序读取各数据块队列中数据块编号，将相应编号的数据块信息附加该数据块描述信息(包括数据类型、该数据块发送顺序编号、数据块开始写入时间、数据块写满时间、校验信息等)以本地或远程方式转移入存储单元的永久存储区，在完成该数据块的转移后将临时存储区中的该数据块标记为可用；各信号生成单元可以根据需要从存储单元根据数据块描述信息重新将数据块按各类型数据的各自采集顺序恢复为时间上连续的数据，并生成相应的激励信号。本专利技术还提供一种导航设备测试方法，其特征在于采用权利要求1至7任一项所述的系统进行测试，其中，具体测试方法为包括数据采集记录阶段、数据回放阶段和数据分析评估阶段。进一步的，其特征在于：所述数据采集记录阶段包括在外场实际环境下，将测试系统的各采集单元固定安装于运动载体上，选择在不同时段、不同对流层、电离层条件下，载体以不同速度、加速度、姿态运动，测试系统的各采集单元同步采集运动阶段不同条件下的各种测试激励数据和解算出的标准运动状态数据，经实时处理和远程数据传输，将形成的真实测试场景数据回传并存储于各数据存储单元。进一步的，其特征在于：数据回放阶段：测试系统从各数据存储单元读取测试激励数据及时标信息，由各信号生成单元在时钟同步单元统一同步下，重新生成各种测试激励信号，提供给被测设备。进一步的，其特征在于：数据分析评估阶段：测试系统采集被测设备在回放测试激励下的运动状态数据输出，与标准运动状态数据相比较，以评估被测设备是否能够满足不同环境、动态等条件下的导航技术指标要求。本专利技术提供的一种基于记录回放技术的INS/GNSS组合导航设备的测试系统，可以由外场采集的测试激励数据，驱动实验室内的测试装置重新生成与外场一致的测试激励，从而实现在实验室内无限次地复现外场测试条件，也可以显著节约测试成本，缩短测试周期。附图说明图1是本专利技术的基于记录回放技术的INS/GNSS组合导航设备的测试系统实施例示意图。图2是本专利技术的标准运动状态解算单元示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细说明。参见图1，本专利技术的INS/GNSS组合导航设备测试系统，包括卫星导航信号采集单元、载体姿态采集单元、载体运动加速度采集单元、标准运动状态解算单元、卫星导航数据存储单元、姿态数据存储单元、加速度数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导航设备测试系统，其特征在于：包括管理控制单元，还包括信号采集单元、数据存储单元、导航信号生成单元和激励生成单元，其中采集的信号存储到存储单元，在回放时从存储单元读取数据并控制激励生成单元生成物理的测试激励给被测导航设备进行测试。

【技术特征摘要】
1.一种导航设备测试系统，其特征在于：包括管理控制单元，还包括信号采集单元、数据存储单元、导航信号生成单元和激励生成单元，其中采集的信号存储到存储单元，在回放时从存储单元读取数据并控制激励生成单元生成物理的测试激励给被测导航设备进行测试。2.一种导航设备测试系统，其特征在于：包括管理控制单元，还包括卫星导航信号采集单元，载体姿态信号采集单元，载体加速度信号采集单元，标准运动状态解算单元，数据存储单元，信号生成单元和时间同步单元，其中，采集单元采集实际测试环境下各种测试激励信号，由标准运动状态解算单元根据各采集单元采集的测试激励信息解算得到标准运动状态数据；数据存储单元存储各采集单元采集的测试激励信息和标准运动状态解算单元解算得到的标准运动状态数据；在需要利用采集回来的数据进行重放时，则由信号生成单元从数据存储单元读取各种测试激励数据，并将其恢复为物理的测试激励信号，提供给被测设备；将被测导航设备输出的运动状态数据与标准运动状态解算单元解算的标准运动状态数据相比较以评价被测导航设备的性能。3.根据权利要求2所述的导航设备测试系统，其特征在于：所述载体姿态采集单元和载体运动加速度采集单元，分别用于采集载体姿态数据和载体运动加速度数据。4.根据权利要求2所述的导航设备测试系统，其特征在于：所述数据存储单元包括卫星导航数据存储单元、姿态数据存储单元、加速度数据存储单元，分别用于存储对应的数据。5.根据权利要求2所述的导...

【专利技术属性】
技术研发人员：许丽丽，杨文彬，刘英乾，王冬飞，夏天，彭明，陈强，薛仁魁，安丽丽，
申请(专利权)人：北京东方计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11