基于信号幅相特性的导航模拟器通道间一致性测量方法技术

本发明专利技术提供一种基于信号幅相特性的导航模拟器通道间一致性测量方法，选取模拟器导航系统中任一频点的单载波信号，分别测量其中任意两个通道信号峰值电平及合成后信号的峰值电平，比较合成峰值电平与单一峰值电平，根据差值计算延迟的相位差进而计算两通道间的延迟时间，其中两通道延迟为0ns时，合成信号峰值电平比单峰增加6.02dB。优点是：输出单载波信号即可进行测量，不受导航信号所采用的调制方式的限制；由采用峰值电平测量通道延迟准确度高，比原有方法测量不确定度小，为模拟器测量提供更加可靠的依据。提供更加可靠的依据。提供更加可靠的依据。

【技术实现步骤摘要】
基于信号幅相特性的导航模拟器通道间一致性测量方法


[0001]本专利技术涉及卫星导航领域，尤其涉及一种基于信号幅相特性的导航模拟器通道间一致性测量方法。

技术介绍

[0002]在和卫星导航相关的科研、应用过程中，仅依靠全球卫星系统(GNSS)接收机(以下简称“接收机”)来接收导航卫星信号的方式，会受如可视卫星数量、天气、电磁环境等诸多不可控因素影响，导致科研、验证工作的进度和效率降低，并且受条件限制，无法得到多样化的导航卫星状态场景来满足需求。因此，利用GNSS信号模拟器来模拟各种导航卫星信号就成为首选。GNSS信号模拟器(以下简称“模拟器”)是GNSS系统信号发生器，能够根据运动载体的状况，提供全球导航卫星系统信号仿真，精确模拟产生载体能够收到的GNSS卫星信号。卫星星座包括GPS、GLONASS、GALILEO、BDS等，可用在GNSS接收机的研发、生产和计量过程的各个环节，可对接收机的捕获、跟踪和测量准确度进行测量鉴定，是GNSS接收机校准过程中的关键计量器具。
[0003]目前，市场上的模拟器主要应用于进行接收机校准及其方法研究，并应用于日后各种接收机(包括高动态、高灵敏度接收机)的校准工作，在开发、资质审查、认证中对接收设备进行精确的测量和评估，减少或完全消失现场测量的高额费用，摆脱在实际环境中应用的限制。同时兼顾应用于接收机内部延时的测量及其研究，此项指标的测量是精密时间传递及其研究的基础。大部分模拟器产品为国外厂商生产(如Spirent等品牌)，其产品的各项指标较高、性能较先进。很多国内厂商已具备自主研发生产模拟器的能力，并且自主研发生产规模不断扩大，技术水平不断提高。
[0004]针对卫星导航系统发展的现状，要求导航模拟器可以产生多个频点、多个系统和多种制式的导航信号。这就需要在模拟器的内部，采用多个模块产生各种信号，再统一叠加。由于电路参数、时钟传输延迟、相位上的差异，以及射频单元的相位非线性效应和群时延虽频率和环境变化，信号模拟的通道一致性成为影响信号模拟精度的重要问题。即使各个模块采用统一时钟，采用相同的结构和器件，然而由于器件之间的差异性以及器件在使用一段时间后产生后期特性漂移问题都会使得器件之间信号模拟的通道一致性问题难以完全解决。
[0005]模拟器一个通道仿真一颗卫星，内部通道间一致性是其一项重要技术指标，通道一致性要求同一频点多个通道在相同条件下初始状态是一致的，从信号层面上表现在延迟为0，如果各通道初始状态下有延迟，其作为系统误差会影响整个仿真场景，从而影响接收机定位。
[0006]传统的通道间一致性的测量方法是将模拟器输出的1PPS信号输入到示波器作为触发信号，同时用示波器另一通道测量模拟器输出的不同通道BPSK信号，用示波器测量BPSK信号翻转点到1pps的时延，比较不同通道(卫星)和1pps上升沿的时间差，计算通道一致性误差。这种方法的局限性是实际调制信号的“翻转点”并不是一个过零点，而是一段曲
线，且上下起伏，无法找到统一的时延点，不确定度大，只能在ns量级上验证。此外该方法只能测量导航频点为BPSK调制的信号，无法测量采用其它调制方式的信号，体现了现有测量方式局限性大的问题。
[0007]为适应不同行业不同应用领域，模拟器需具备多系统多频点导航信号输出功能，根据各系统ICD的定义，不同系统不同频点的导航信号调制方式并不一样，有BPSK、QPSK、BOC调制等多种调制方式，尤其是随着新体制模拟器的面世与应用，信号调制方法与旧体制有所不同，新体制的导航信号更多的采用QPSK和BOC调制。然而，现有的模拟器通道间一致性校准方法只适应BPSK调制的信号。
[0008]图1为现有方法校准模拟器通道间一致性的测量结果截图，图片显示未模拟器四个通道分别单独输出BPSK信号翻转点与模拟器1PPS信号上升沿的位置关系，此时数字示波器的水平尺度较大。图2为图1中四个通道信号翻转点放大图，此时水平尺度为10ns/div。图2中可以看出，信号翻转点并不是一个过零点，而是一段幅度较小的信号，难以找到真正的过零点，因此导致测量结果的不确定较大。
[0009]从而体现现有技术的问题是：
[0010](1)只能对BPSK调制的导航信号进行测量，无法测量其他调制方式导航信号的通道间一致性，限制性大。
[0011](2)从实际测量结果来看，现有技术采用用来测量BPSK调制信号的翻转点并非为一个信号点，而是一段波动的过零信号，测量翻转点存在较大不确定性，导致校准结果不准确，其不确定度为ns量级。
[0012]通过以上两点问题可以明确，现有的模拟器通道间一致性校准方法测量准确度不高，难以真实反映高精度模拟器通道间一致性情况。
[0013]所以如何提供一种能够适用于多种调制方式的卫星导航模拟器通道间一致性测量方法成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0014]针对目前模拟器通道间一致性校准方法的局限性，本专利技术提供一种基于信号幅相特性的导航模拟器通道间一致性测量方法，解决BPSK调制信号限制及测量准确度不高的问题。
[0015]为了实现上述目的，本专利技术技术方案提供了一种基于信号幅相特性的导航模拟器通道间一致性测量方法，包括：选取模拟器导航系统任一频点的单载波信号，单独测量任意两通道峰值电平，这两个通道的峰值电平要求一致。同时输出两通道信号，测量合成信号峰值电平；将所述合成峰值电平与所述单一峰值电平比较，判断合成信号幅度增加值是否为6.02dB，若否，则根据电平差值获取延迟的相位差，根据所述相位差获取两通道间的延迟时间。
[0016]作为上述技术方案的优选，较佳的，当所述差值不为6.02dB时，根据合成信号幅度增加值Δ'进行反算得到相位差θ：
[0017][0018]其中，θ的单位为弧度。
[0019]作为上述技术方案的优选，较佳的，根据相位差θ计算得到通道间延迟时间Δt；
[0020][0021]作为上述技术方案的优选，较佳的，若所述合成信号幅度增加值为6.02dB，则两通道间延迟为0ns。
[0022]专利技术的优点是：只要可以选择输出单载波信号即可进行测量，不受导航信号所采用的调制方式的限制；利用单载波信号相幅特性的特点，无需找调制信号的翻转点，通过读取频谱仪显示单载波信号的峰值电平，并根据本专利技术的计算方法，即可计算得到通道间的延迟，不确定度优于10ps。由于采用峰值电平计算延迟，降低模拟器通道间一致性测量的不确定度，准确度高，参考价值大，为调试提供更加可靠的依据。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术涉及的原有技术中校准模拟器通道间一致性的测量结果截图。
[0025]图2为图1中通道信号翻转点放大图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于信号幅相特性的导航模拟器通道间一致性测量方法，其特征在于，所述方法包括：选取模拟器导航系统任一频点的单载波信号，单独测量任意两通道峰值电平，这两个通道的峰值电平要求一致；同时输出两通道信号，测量合成峰值电平；将所述合成峰值电平与所述单一峰值电平比较，判断合成信号幅度增加值是否为6.02dB，若否，则根据电平差值获取延迟的相位差，根据所述相位差获取两通道间的延迟时...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁炜，仲崇霞，姚和军，黄艳，吴晓昱，许原，高春柳，吴锦铁，
申请(专利权)人：北京市计量检测科学研究院，
类型：发明
国别省市：