一种北斗卫星导航信号质量评估的出厂测试方法技术

本发明专利技术涉及一种北斗卫星导航信号质量的出厂测试方法，包括频域、相关域、时域、调制域、一致性测试；频域：卫星射频信号端连接测试电缆，接入频谱仪或相噪仪，卫星送出单载波信号、扩频信号进行带内杂散、带外抑制、相位噪声测试，卫星送出扩频信号进行带外多余辐射功率谱密度测试。相关域：接收的导航卫星信号进行载波剥离，理想信号功率与实测信号功率的差值即为相关损失；画出接收信号鉴相曲线锁定点偏差，分析采集数据时间段内SCB曲线的过零点偏差及其斜率变化。时域：解调后的基带信号进行相干累加，统计码周期内信号正负码片时长与理想码片时长做差，获得正负、理想码片的时间差序列。本发明专利技术的优点是，测试效率高、准确度高、方法简单可行。

【技术实现步骤摘要】
一种北斗卫星导航信号质量评估的出厂测试方法
本专利技术属于卫星导航信号质量评估
，具体涉及一种北斗卫星导航信号质量评估的出厂测试方法。
技术介绍
全球卫星导航系统(GNSS)提供全球范围内的定位、导航、授时服务，其应用已经渗透到国防建设、国土资源、测绘农林、交通旅游等各个领域，涉及到人类日常生活、生命安全等多个方面。随着应用领域的拓展和需求的增长，用户对GNSS系统服务特别是高精度、完好性方面也提出了更高的要求。信号质量同系统的高精度服务和完好性紧密相关。随着卫星导航应用领域的拓展，用户对GNSS系统服务也提出了更高的要求。为满足日益增长的需求，卫星导航系统发展出了高精度星基增强、实时动态(RTK)、全球精密单点定位(GPPP)和多源融合等高精度测量模式，这些模式均以导航信号高精度观测量为必要条件，信号测量精度决定了所有模式最终的服务精度。因此卫星导航系统的空间信号质量优劣直接关系着系统的高精度服务。现有技术中只是针对空间的信号质量进行规定，其应用具有一定的局限性，不能够满足卫星出厂测试对信号质量的测试需求。同时在各接口控制文件中没有对各参数的测试评估方法进行规定，这就带来了很大的随机性与不确定因素。为使北斗系统具备高精度全球服务能力，我国建设了北斗全球(三号)卫星导航系统，该系统采用的关键技术解决办法必须通过大量试验与评估才能真正的转入工程应用。由于北斗全球系统新型信号体制具有的宽带BOC调制、新型测距码、长周期二次编码、不同功率配比、导频与数据分离、信号恒包络多路复用技术、电文编码等诸多特点，这些新型设计促使卫星载荷采用了大量的新技术。在卫星设计、器件测试、集成测试、对接测试、在轨测试等重要检测环节，均需要信号质量作为通过测试验收的重要依据。但是，国内尚没有正式的体系化的北斗导航卫星信号质量出厂测试方法，这给导航卫星的出厂测试带来了诸多不便。纵观国内外现有的导航信号质量评估方法，其对象均为BPSK信号，但是新型导航信号调制方式更为复杂，广泛采用BOC及其衍生信号，信号分量数目增多，信号的有效带宽增大，各信号分量之间的功率分配和相位关系复杂，传统的评估方法无法实现信号质量的精细分析。要想完成新型导航信号质量的精细分析，急需开展新型导航信号的测试评估方法研究，并解决传统信号质量评估方法和参数的适用性问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种测试效率高、测试准确度高、方法简单可行的北斗卫星导航信号质量评估的出厂测试方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种北斗卫星导航信号质量评估的出厂测试方法，包括对频域、相关域、时域、调制域、一致性的测试；所述频域的评估方法为：S1：在地面测试过程中，由卫星射频信号端连接测试电缆，接入频谱仪或相噪仪；1)卫星送出单载波信号，进行相位噪声测试；2)卫星送出单载波信号，进行带内杂散功率测试；3)卫星送出扩频信号，进行带外多余辐射功率谱密度测试；S2：由卫星射频信号端连接测试电缆，接入数据采集设备；S3：卫星送出扩频信号，数据采集设备进行连续数据采集工作；1)对采集数据进行功率谱分析，并与信号设计的标准功率谱比对，比较信号主要能量分布点处功率偏差；2)通过信号设计的标准功率谱与实测信号功率谱比较分析；3)通过功率谱检测载波泄漏情况，综合考察信号频谱失真程度；所述相关域的评估方法为：S1：对接收的导航卫星信号进行载波剥离去除，得到实测信号基带波形；S2：计算其与本地参考码的归一化互相关，并计算相对应的实际功率值，理想的功率与实际功率的差值的即为相关损失；S3：画出接收信号鉴相曲线锁定点偏差εbias(δ)随超前-滞后间距δ的变化曲线；S4：在信号的发射带宽内，相关器间隔0～1码片范围内，分析100码周期的数据段内SCB曲线的过零点偏差及其斜率的变化情况；所述时域的评估方法为：S1：对解调后的基带信号做相干累加平均处理；S2：观察基带波形是否存在明显畸变，统计码周期内的信号每个正负码片对应时长，并与理想码片码片宽度做差，获得正负码片与理想码片的时间差序列；S3：分别统计两个时间序列的最大值、最小值和峰峰值，并统计标准差和均值；所述调制域的评估方法为：S1：采集信号经过带宽为发射带宽的理想FIR锐截止滤波器，经过解调后获得基带信号；S2：利用本地码产生器与接收的基带信号做计算，计算各个支路的民用信号的功率值，统计各个信号功率比为：E(a):E(b):E(c)，其中a，b，c代表不同信号分量，其统计个数选择100码周期数，其表示方式为单路信号占总功率的百分比或分贝；S3：获得上述功率比与理想信号功率比比较，获得功率比偏差；S4：对同一组数据中不同信号分量实现跟踪，跟踪过程中分别输出信号载波相位；S5：统计分析各分量之间载波相位差值，与ICD信号设计结果比较，获得信号分量相对的相位误差；所述一致性的评估方法为：S1：伪码相位均值的互差1)由卫星播发的射频信号经过天线接收，利用接收机进行观测；2)卫星送出扩频信号，接收机连续24小时测量信号载波相位、码伪距等观测量；S2：伪码相位互差稳定性1)由卫星播发的射频信号经过天线接收，利用接收机进行观测；2)卫星送出扩频信号，接收机连续24小时测量信号载波相位、码伪距等观测量；3)不考虑电离层对信号的影响。进一步的，所述伪码相位均值的互差的测试方法中：①频间各支路信号测距码相位相对一致性在剔除接收通道误差情况下，统计分析Δρ在一段时间内的均值，均值代表两个信号分量之间的固定偏差；②频内各支路信号测距码相位相对一致性Δρ＝ρi1-ρi2ρi1和ρi2分别表示相同频点两支路测距码伪距，在在剔除接收通道误差情况下，统计分析Δρ在一段时间内的均值，均值代表两个信号分量之间的固定偏差。进一步的，所述伪码相位互差稳定性的测试方法中：a)同频点不同支路的计算步骤为：①PRBi＝ρBix(t)-ρBiy(t)；②对PRBi进行画图，并计算PRBi标准差；b)不同频点同支路，步骤如下：①PRBij＝ρBix(t)-ρBjx(t)②对PRBij进行画图，计算PRBij标准差；其中：Bix表示Bi频点x支路；Biy表示Bi频点y支路；Bjy表示Bj频点x支路；ρ(t)表示t时刻的伪距测量值；φ(t)表示t时刻的以米为单位的载波相位测量值。进一步的，所述频域主要评估参数为：相位噪声、带内杂散、带外多余辐射功率谱密度、合成功率谱偏差、载波泄露。进一步的，所述相关域主要评估参数为：相关损失、S曲线过零点偏差、鉴相器过零点斜率。进一步的，所述调制域主要评估参数为：信号分量有效功率比偏差、信号分量间相位偏差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种北斗卫星导航信号质量评估的出厂测试方法，其特征在于，包括对频域、相关域、时域、调制域、一致性的测试；/n所述频域的评估方法为：/nS1：在地面测试过程中，由卫星射频信号端连接测试电缆，接入频谱仪或相噪仪；/n1)卫星送出单载波信号，进行相位噪声测试；/n2)卫星送出单载波信号，进行带内杂散功率测试；/n3)卫星送出扩频信号，进行带外多余辐射功率谱密度测试；/nS2：由卫星射频信号端连接测试电缆，接入数据采集设备；/nS3：卫星送出扩频信号，数据采集设备进行连续数据采集工作；/n1)对采集数据进行功率谱分析，并与信号设计的标准功率谱比对，比较信号主要能量分布点处功率偏差；/n2)通过信号设计的标准功率谱与实测信号功率谱比较分析；/n3)通过功率谱检测载波泄漏情况，综合考察信号频谱失真程度；/n所述相关域的评估方法为：/nS1：对接收的导航卫星信号进行载波剥离去除，得到实测信号基带波形；/nS2：计算其与本地参考码的归一化互相关，并计算相对应的实际功率值，理想的功率与实际功率的差值的即为相关损失；/nS3：画出接收信号鉴相曲线锁定点偏差ε

【技术特征摘要】
1.一种北斗卫星导航信号质量评估的出厂测试方法，其特征在于，包括对频域、相关域、时域、调制域、一致性的测试；
所述频域的评估方法为：
S1：在地面测试过程中，由卫星射频信号端连接测试电缆，接入频谱仪或相噪仪；
1)卫星送出单载波信号，进行相位噪声测试；
2)卫星送出单载波信号，进行带内杂散功率测试；
3)卫星送出扩频信号，进行带外多余辐射功率谱密度测试；
S2：由卫星射频信号端连接测试电缆，接入数据采集设备；
S3：卫星送出扩频信号，数据采集设备进行连续数据采集工作；
1)对采集数据进行功率谱分析，并与信号设计的标准功率谱比对，比较信号主要能量分布点处功率偏差；
2)通过信号设计的标准功率谱与实测信号功率谱比较分析；
3)通过功率谱检测载波泄漏情况，综合考察信号频谱失真程度；
所述相关域的评估方法为：
S1：对接收的导航卫星信号进行载波剥离去除，得到实测信号基带波形；
S2：计算其与本地参考码的归一化互相关，并计算相对应的实际功率值，理想的功率与实际功率的差值的即为相关损失；
S3：画出接收信号鉴相曲线锁定点偏差εbias(δ)随超前-滞后间距δ的变化曲线；
S4：在信号的发射带宽内，相关器间隔0～1码片范围内，分析100码周期的数据段内SCB曲线的过零点偏差及其斜率的变化情况；
所述时域的评估方法为：
S1：对解调后的基带信号做相干累加平均处理；
S2：观察基带波形是否存在明显畸变，统计码周期内的信号每个正负码片对应时长，并与理想码片码片宽度做差，获得正负码片与理想码片的时间差序列；
S3：分别统计两个时间序列的最大值、最小值和峰峰值，并统计标准差和均值；
所述调制域的评估方法为：
S1：采集信号经过带宽为发射带宽的理想FIR锐截止滤波器，经过解调后获得基带信号；
S2：利用本地码产生器与接收的基带信号做计算，计算各个支路的民用信号的功率值，统计各个信号功率比；
S3：获得上述功率比与理想信号功率比比较，获得功率比偏差；
S4：对同一组数据中不同信号分量实现跟踪，跟踪过程中分别输出信号载波相位；
S5：统计分析各分量之间载波相位差值，与ICD信号设计结果比较，获得信号分量相对的相位误差；
所述一致性的评估方法为：
S1：伪码相位均值的互差
1)在地面测试过程中，由卫星播发的射频信号经过天线接收，利用接收机进行观测；
2)卫星送出扩频信号，接收机连续24小时测量信号载波相位、码伪距等观测量；
S2：伪码相位互差稳定性
1)在地面测试过程中，由卫星播发的射频信号经过天线接收，利用接收机进行观测；
2)卫星送出扩频信号，接收机连续24小时测量信号载波相位、...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶永南，卢晓春，石慧慧，王雪，张馥臣，贺成艳，
申请(专利权)人：中国科学院国家授时中心，
类型：发明
国别省市：陕西;61