基于卫星导航控制系统的半实物测试方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于卫星导航的控制系统半实物测试方法及系统，通过载体导航控制器发送位置坐标给卫星导航信号模拟器，卫星导航信号模拟器根据位置坐标生成仿真卫星导航信号，并分别发送仿真卫星导航信号给所述载体导航控制器和上位机，载体导航控制器发送当前位置坐标给上位机，上位机将仿真卫星导航信号与当前位置坐标进行评估分析，从而判断卫星导航系统的执行情况是否合格。对载体导航控制器进行半实物测试，可以不必要等待具备该载体导航控制器的整机完全制备与组装好后再进行导航测试，也更不必要在室外天气、场地等外部环境限制，可以在室内进行多次简单重复性测试，缩短研发周期，加快上市时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导航领域，特别涉及一种基于卫星导航控制系统的半实物测试方法及系统。
技术介绍
近几年自主导航设备，特别是无人驾驶技术不断攻克与创新，如无人机、无人汽车、无人舰船等领域呈现出爆炸式的发展，特别是在民用领域，从单纯的无人驾驶，航模和航拍，迅速扩展到植保、跟踪、救援、搜寻、安保等领域。而每一款新产品的推出，或者已有产品的升级，甚至是刚装配好的成熟产品，在进入市场之前都要进行测试和调整，以使具备导航功能的自主导航设备的软硬件都处于最佳状态。现阶段测试总安排在全套产品制备完成后，才进行整机测试，如果测试出现问题，则要拆机检验，返工检修，或重装，测试效率低，从而导致研发周期长，大大影响了成品的上市时机。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术问题的不足，专门针对无需制出卫星导航载体的全部实物又能高效地对卫星导航载体的导航控制系统进行测试的一种卫星导航控制系统的半实物测试方法及系统。本专利技术所述的基于卫星导航的控制系统半实物测试方法，首先，通过载体导航控制器发送位置坐标给卫星导航信号模拟器，所述卫星导航信号模拟器根据位置坐标生成仿真卫星导航信号，并分别将所述仿真卫星导航信号发送给所述载体导航控制器和上位机，所述载体导航控制器也将当前位置坐标发送给所述上位机，所述上位机将仿真卫星导航信号与所述当前位置坐标进行评估分析，从而判断卫星导航控制系统的执行情况是否合格。进一步地，所述卫星导航信号模拟器还可以发送给GNSS接收机，GNSS接收机将卫星导航信号发送给上位机，在上位机中通过GNSS接收机与所述载体导航控制器进行比较分析，判断卫星导航系统的执行情况是否合格。进一步地，所述卫星导航信号模拟器包括依次信号连接的仿真控制单元、数学仿真单元、信号仿真单元，所述仿真控制单元，用于控制仿真节拍和配置卫星导航载体轨迹仿真参数；数学仿真单元，根据所述仿真参数计算卫星导航的仿真数据；信号仿真单元，将所述数学仿真单元生成的仿真数据转换成载体导航控制器能接收到的射频导航信号。进一步地，卫星导航信号模拟器还包括用于控制输出射频导航信号的功率衰减范围的功率控制单元，数学仿真单元和仿真控制单元在控制计算机中，信号仿真单元和功率控制单元合在一个信号模拟器中，控制计算机中的数学仿真单元在仿真控制单元控制仿真节拍和配置仿真参数指令下进行导航卫星仿真数据的计算，通过数据传输，信号模拟器中的信号仿真单元将仿真数据转换成射频导航信号，功率控制单元控制射频导航信号的功率衰减范围，已适于最佳测试状态下的卫星导航信号，通过天线发射给自主卫星导航载体。进一步地，通常该数学仿真单元包括时空系统模型、卫星轨道及钟差计算模型、用户仿真、基本观测数据生成模型、空间环境模型、多径模型和导航电文生成模型。其中，用户仿真包括用户轨迹姿态技术模型、外部输入轨迹和惯导参数；所述基本观测数据生成模型包括相对论效应改正和地球自转效应改正；所述空间环境模型包括电离层模型、对流层模型和大气衰减模型；所述电文生成模型包括轨道拟合、钟差拟合、电离层拟合和导航电文编排模型。数学仿真单元的主要功能是完成中国BDS、美国GPS、欧洲Galileo、俄罗斯GlONASS中任一种卫星导航系统的卫星轨道、用户轨迹以及空间环境，实时计算用户天线口面接收到的全部可视卫星的导航信号特性，包括卫星相对用户的伪距、多普勒、多普勒变化率和多普勒变化率的变化率等数据，用于驱动信号发生单元生成用户天线口面接收的导航信号和天线后端的导航信号。进一步地，信号仿真单元包括基带信号仿真模块和上变频单元，基带信号仿真模块根据导航卫星观测数据产生基带导航信号，上变频单元负责将基带导航信号上变频为射频导航信号。进一步地，信号仿真单元可以包括基带信号仿真和上变频单元两个部分，基带信号仿真模块通过系统总线来的导航卫星观测数据产生基带导航信号，基带信号仿真模块由1个基带单元，基带单元采用数字信号处理技术完成，结构上基带FPGA和基带DA组成，共同完成数字基带信号的精密延迟控制和码、载波相位控制，上变频单元负责将基带导航信号上变频为射频导航信号。仿真控制单元负责对整个设备仿真节拍控制、仿真参数配置以及仿真状态实时监测显示。仿真控制单元包括显示仿真状态的实时监测单元。仿真控制单元还包括用户界面、可视化、场景配置与管理单元，用户轨迹参数配置单元，仿真控制与参数设置单元，天线阵列参数配置单元。仿真控制单元还包括自校准单元控制单元，用于完成时延、功率参数的自动校准。仿真控制单元是操作控制中心，运行于仿真控制计算机中，实现导航信号仿真的协同管理，以保证各组成部分之间的协调性和同步性。本实施例中，数学仿真单元在测试中构建了一个良好的测试环境条件。进一步地，所述卫星导航载体轨迹仿真参数包括车载、舰船、飞行器、无人机、飞机和导弹中的任意一个运动模型。本专利技术还提供一种基于卫星导航控制系统的半实物测试系统，包括相互连接的载体导航控制器和卫星导航信号模拟器，所述卫星导航信号模拟器与载体导航控制器又分别与上位机连接。进一步地，载体导航控制器通过串口或网口与上位机连接。进一步地，卫星导航信号模拟器生成BDS、GPS、GLONASS、GALILEO中的至少任意一种仿真卫星导航信号。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：通过载体导航控制器发送位置坐标给卫星导航信号模拟器，卫星导航信号模拟器根据位置坐标生成仿真卫星导航信号，并分别发送仿真卫星导航信号给所述载体导航控制器和上位机，载体导航控制器发送当前位置坐标给上位机，上位机将仿真卫星导航信号与当前位置坐标进行评估分析，从而判断卫星导航系统的执行情况是否合格。对载体导航控制器进行半实物的导航测试，可以不必要等待具备该载体导航控制器的整机完全制备与组装好后再进行导航测试，也更不必要在室外受严寒酷暑、风速、温度等天气的影响，及室外场地的大小、布局等外部环境限制，可以在室内进行多次简单快速、重复性测试，缩短研发周期，与提高整机产品合格率与加快上市时间。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术一种实施例所述测试系统的结构图；图2是本专利技术另一种实施例所述测试系统的结构图；图3是图2中所示测试装置中的卫星导航信号模拟器的示意图；图4是图3中所示卫星导航信号模拟器中的数学仿真单元的结构框图；图5是图3中所示卫星导航信号模拟器中的信号仿真单元的结构框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。实施例一，结合图1至图5所示，本专利技术的基于卫星导航的控制系统半实物测试方法，首先通过载体导航控制器发送位置坐标给卫星导航信号模拟器，卫星导航信号模拟器根据位置坐标生成仿真卫星导航信号，并分别将所述仿真卫星导航信号发送给所述载体导航控制器和上位机，所述载体导航控制器也将当前位置坐标发送给所述上位机，所述上位机将卫星导航仿真信号与当前位置坐标进行评估分析，从而对载体导航控制器进行半实物的导航性能进行判断，可以不必要等待具备该载体导航控制器的整机完全制备与组装好后再进行导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于卫星导航的控制系统半实物测试方法，其特征在于，通过载体导航控制器发送位置坐标给卫星导航信号模拟器，所述卫星导航信号模拟器根据位置坐标生成卫星导航仿真信号，并分别将所述卫星导航仿真信号发送给所述载体导航控制器和上位机，所述载体导航控制器也将当前位置坐标发送给所述上位机，所述上位机将卫星导航仿真信号与所述当前位置坐标进行评估分析，从而判断载体导航控制器是否合格。

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星导航的控制系统半实物测试方法，其特征在于，通过载体导航控制器发送位置坐标给卫星导航信号模拟器，所述卫星导航信号模拟器根据位置坐标生成卫星导航仿真信号，并分别将所述卫星导航仿真信号发送给所述载体导航控制器和上位机，所述载体导航控制器也将当前位置坐标发送给所述上位机，所述上位机将卫星导航仿真信号与所述当前位置坐标进行评估分析，从而判断载体导航控制器是否合格。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述卫星导航信号模拟器输出的卫星导航仿真信号还可以发送给GNSS接收机，GNSS接收机将接收后的卫星导航仿真信号发送给上位机，在上位机中通过比较GNSS接收机上报的卫星导航仿真信号与所述载体导航控制器中的位置坐标进行比较分析，判断载体的导航控制器是否合格。3.根据权利要求1或2所述的测试方法，其特征在于：所述卫星导航信号模拟器包括依次信号连接的仿真控制单元、数学仿真单元、信号仿真单元，所述仿真控制单元，用于控...

【专利技术属性】
技术研发人员：明德祥，刘志俭，钟小鹏，张立平，陈茁，
申请(专利权)人：湖南国科防务电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43