本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種高性能導(dǎo)航衛(wèi)星空間信號質(zhì)量評估方法，首先利用較高增益的天線接收導(dǎo)航衛(wèi)星下行信號，將導(dǎo)航衛(wèi)星下行信號經(jīng)過低噪聲放大后均分為三路進(jìn)行信號單項(xiàng)要素監(jiān)測與評估，最后進(jìn)行信號綜合分析與評估。本發(fā)明專利技術(shù)可以高精度全方位多層次的評估接收衛(wèi)星下行信號質(zhì)量，并可廣泛應(yīng)用于其他導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析處理。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種信號評估方法。
技術(shù)介紹
衛(wèi)星導(dǎo)航信號是導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，是衛(wèi)星、地面運(yùn)控與用戶之間協(xié)調(diào)工作的紐帶。衛(wèi)星導(dǎo)航信號質(zhì)量的好壞將直接關(guān)系到系統(tǒng)定位、授時(shí)和測速等基本功能、關(guān)鍵性能和指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)航信號質(zhì)量監(jiān)測評估是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完好性的重要保障手段。由于衛(wèi)星導(dǎo)航信號淹沒于噪聲之中，目前，高精度信號質(zhì)量評估系統(tǒng)多采用較高增益的射頻接收系統(tǒng)例如，美國利用斯坦福大學(xué)的45. 7米大口徑天線接收系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航信號質(zhì)量監(jiān)測評估；歐盟Galileo利用25米和30米較大口徑天線接收系統(tǒng)監(jiān)測評估衛(wèi)星導(dǎo)航信號質(zhì)量；中科院國家授時(shí)中心利用自身優(yōu)勢建立基于7. 3米天線的“BeiDou”系統(tǒng)信號質(zhì)量監(jiān)測與評估系統(tǒng)；中電集團(tuán)54所建成了以2. 4米天線為核心的空間信號質(zhì)量監(jiān)測評估系統(tǒng)。縱觀國內(nèi)外現(xiàn)有的導(dǎo)航信號質(zhì)量評估方法，主要分為基于標(biāo)準(zhǔn)儀器的信號質(zhì)量監(jiān)測和基于數(shù)據(jù)采集的離線信號分析兩種。而基于標(biāo)準(zhǔn)儀器的信號質(zhì)量監(jiān)測方法，主要是利用頻譜儀觀測接收信號頻譜，或是利用矢量信號分析儀觀測接收信號波形的方式進(jìn)行評估；基于數(shù)據(jù)采集的離線信號分析，主要是對利用數(shù)據(jù)采集卡采集的經(jīng)高增益天線接收的導(dǎo)航信號進(jìn)行軟件接收機(jī)分析，通過分析接收信號的捕獲相關(guān)峰、載噪比、PLL輸出、DLL輸出、解調(diào)數(shù)據(jù)、信號時(shí)域波形和星座圖等方面，來評估接收信號質(zhì)量。但是，由于上述方法都只是從某些面來分析導(dǎo)航信號質(zhì)量，目前國內(nèi)外還沒有一套較為完善的衛(wèi)星導(dǎo)航信號質(zhì)量監(jiān)測評估方法體系，不能準(zhǔn)確確定能夠全面反映空間導(dǎo)航信號質(zhì)量的評估參數(shù)及參數(shù)表達(dá)方式。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航信號質(zhì)量評估方法，通過對導(dǎo)航衛(wèi)星下行信號的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測與評估，全面的反映導(dǎo)航信號質(zhì)量，為我國導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的信號體制設(shè)計(jì)和系統(tǒng)相關(guān)建設(shè)提供有價(jià)值的參考。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案主要包括以下步驟步驟一利用較高增益(天線增益大于20dBi)的天線接收導(dǎo)航衛(wèi)星下行信號；步驟二 導(dǎo)航衛(wèi)星下行信號經(jīng)過低噪聲放大后分為三路；步驟三一路信號分配到標(biāo)準(zhǔn)測量設(shè)備，對信號的功率、帶寬、中心頻點(diǎn)、調(diào)制特性、波形特性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；第二路信號進(jìn)行信號采集(為較高精度離線分析，采樣頻率需大于等于150MHz，位數(shù)大于等于14位)并存儲(chǔ)；第三路送入監(jiān)測接收機(jī)；步驟四將測距性能、功率、相干性能、碼多徑性能、載波多徑、多路復(fù)用性能和捕獲跟蹤解調(diào)性能的評估與ICD公布指標(biāo)相比較，綜合判斷接收信號各項(xiàng)要素指標(biāo)是否符合要求；所述的測距性能包括載波相位及其穩(wěn)定性，所述的功率是指衛(wèi)星發(fā)射EIRP，所述的相干性能包括測距碼與載波、測距碼與二次碼、測距碼與電文之間的相干性，所述的碼多徑性能是指碼多徑誤差，所述的載波多徑是指載波多徑誤差，所述的多路復(fù)用性能包括復(fù)用前后單路信號功率損耗和測距碼波形。所述的步驟三中，利用頻譜儀監(jiān)測單載波在設(shè)定的時(shí)間周期內(nèi)的參數(shù)的抖動(dòng)情況，參數(shù)包括載波連續(xù)性、相位跳變和功率跳變情況，若抖動(dòng)范圍大于設(shè)定值，則認(rèn)為信號功率穩(wěn)定性較差；利用標(biāo)準(zhǔn)測量儀器對擴(kuò)頻信號的參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測，參數(shù)包括通道功率、帶外雜散、頻譜譜線、調(diào)制信號包絡(luò)、相位翻轉(zhuǎn)點(diǎn)、信號星座圖、載波相位正交誤差、IQ幅度誤差、IQ原點(diǎn)偏移、碼片正確性、載波頻率誤差變化曲線和相位變化曲線，將參數(shù)實(shí)測結(jié)果與ICD公布參數(shù)指標(biāo)相比較，若實(shí)測結(jié)果超出ICD公布參數(shù)指標(biāo)，則認(rèn)為信號存在畸變；利用監(jiān)測接收機(jī)對接收機(jī)觀測量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，包括碼偽距、載波相位、C/N0、多普勒頻移、電文校驗(yàn)信息，若實(shí)測結(jié)果超出ICD公布參數(shù)指標(biāo)，則認(rèn)為信號存在畸變；通過對載波特性、測距碼特性、導(dǎo)航電文和調(diào)制方式四個(gè)方面單項(xiàng)要素的分析，判斷接收導(dǎo)航信號各單項(xiàng)要素指標(biāo)是否符合設(shè)定的指標(biāo)要求，從而評估接收信號質(zhì)量；所述的載波特性包括頻率、功率、波形及幅度、雜波抑制和諧波抑制，所述的測距碼特性包括碼長、波形、數(shù)字畸變和模擬畸變、速率、正確性和相關(guān)性，所述的導(dǎo)航電文包括電文速率、電文正確性和校驗(yàn)信息，所述的調(diào)制方式包括信號譜線、帶寬、調(diào)制信號包絡(luò)、眼云圖、矢量信號散點(diǎn)圖、IQ載波相位正交誤差、IQ幅度誤差、EVM、相關(guān)峰曲線波形和S曲線偏差。本專利技術(shù)的有益效果是本專利技術(shù)提出了一套較完善的衛(wèi)星導(dǎo)航信號質(zhì)量評估方法，不僅包括基于標(biāo)準(zhǔn)儀器的信號質(zhì)量監(jiān)測和基于數(shù)據(jù)采集的離線信號分析，還提出了利用高性能監(jiān)測接收機(jī)對碼偽距穩(wěn)定性、載波相位穩(wěn)定性、同頻點(diǎn)不同支路測距碼間的一致性、不同頻點(diǎn)相同支路測距碼間的一致性、C/N0、多普勒頻移、電文校驗(yàn)信息等方面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測評估的方法；不僅包括利用頻譜儀觀測接收信號頻譜，利用矢量信號分析儀觀測接收信號波形，還提出了利用頻譜儀監(jiān)測單載波功率、信號頻率、相位噪聲、雜波抑制、通道功率、信號帶外能量分布，提出了利用矢量信號分析儀進(jìn)行信號調(diào)制星座圖、EVM(Error Vector Magnitude,誤差矢量幅度)、眼云圖、碼片波形、載波頻率誤差變化曲線、載波相位變化曲線、載波相位正交誤差、I/Q幅度誤差及幅度不平衡性的評估，利用示波器進(jìn)行單載波和擴(kuò)頻信號波形、調(diào)制信號包絡(luò)和相位翻轉(zhuǎn)點(diǎn)的評估；對采集數(shù)據(jù)的分析，不僅包括上述常見的幾個(gè)方面，還包括單項(xiàng)要素中載波、測距碼、電文和調(diào)制方式的評估，綜合評估要素中相干性的評估、信號多路復(fù)用性能評估、多徑特性評估和功率評估。這些方面涵蓋了評估信號質(zhì)量的各個(gè)方面，從而能夠進(jìn)行多層次全方位的信號質(zhì)量分析與評估。可以高精度全方位多層次的評估接收衛(wèi)星下行信號質(zhì)量，并可廣泛應(yīng)用于其他導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析處理。本專利技術(shù)可應(yīng)用于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(包括我國BeiDou、美國GPS、歐盟Galileo等系統(tǒng))接收信號的分析處理，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測評估接收導(dǎo)航信號質(zhì)量，評估系統(tǒng)服務(wù)性能，評估衛(wèi)星生命周期中各種不可預(yù)料的異常情況，從而在系統(tǒng)試驗(yàn)期間給系統(tǒng)設(shè)計(jì)者提供可信的調(diào)試依據(jù)，在一定程度上對保證衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性做出貢獻(xiàn)。附圖說明圖1為數(shù)據(jù)接收與處理流程示意圖；圖2為信號質(zhì)量評估流程圖；圖3為碼片模擬畸變和數(shù)字畸變示意圖，其中，Ca)為數(shù)字畸變，(b)為模擬畸變，(C)為混合畸變；圖4為GPS不同衛(wèi)星相關(guān)峰比較示意圖；圖5為星座圖參數(shù)測量原理示意圖；圖中橫坐標(biāo)表示同向分量,縱坐標(biāo)表示正交風(fēng)量；0表示理想坐標(biāo)原點(diǎn)；A表示理想星座點(diǎn)出表示實(shí)測星座點(diǎn)；0’表示偏移的原點(diǎn)；0A’表示參考的理想矢量；0C表示理想幅度；CB’表不幅度誤差，AB’表不誤差矢量；00’表不誤差矢量原點(diǎn)偏移；Rad表不相位誤差；圖6為實(shí)測信號星座圖；圖7為實(shí)測信號眼圖；圖8為眼圖參數(shù)計(jì)算結(jié)果顯示；圖9為時(shí)域波形異常與自相關(guān)函數(shù)畸變示意圖，其中，Ca)為碼片時(shí)域波形異常，(b)為自相關(guān)函數(shù)畸變。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案主要包括以下步驟步驟一利用較高增益(天線增益大于20dBi)的天線接收導(dǎo)航衛(wèi)星下行信號；步驟二 導(dǎo)航衛(wèi)星下行信號經(jīng)過低噪聲放大后均分為三路；步驟三信號單項(xiàng)要素監(jiān)測與評估其中一路信號分配到標(biāo)準(zhǔn)測量設(shè)備，對信號的功率、帶寬、中心頻點(diǎn)、調(diào)制特性、波形特性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。第二路信號經(jīng)過信號采集(為較高精度離線分析，采樣頻率需大于等于150MHz，位數(shù)大于等于14位)并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)磁盤陣列。另外一路送入監(jiān)測接收機(jī)。步本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高性能導(dǎo)航衛(wèi)星空間信號質(zhì)量評估方法，其特征在于包括下述步驟：步驟一：利用天線接收導(dǎo)航衛(wèi)星下行信號；步驟二：導(dǎo)航衛(wèi)星下行信號經(jīng)過低噪聲放大后分為三路；步驟三：一路信號分配到標(biāo)準(zhǔn)測量設(shè)備，對信號的功率、帶寬、中心頻點(diǎn)、調(diào)制特性、波形特性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；第二路信號進(jìn)行信號采集并存儲(chǔ)；第三路送入監(jiān)測接收機(jī)；步驟四：將測距性能、功率、相干性能、碼多徑性能、載波多徑、多路復(fù)用性能和捕獲跟蹤解調(diào)性能的評估與ICD公布指標(biāo)相比較，綜合判斷接收信號各項(xiàng)要素指標(biāo)是否符合要求；所述的測距性能包括載波相位及其穩(wěn)定性，所述的功率是指衛(wèi)星發(fā)射EIRP，所述的相干性能包括測距碼與載波、測距碼與二次碼、測距碼與電文之間的相干性，所述的碼多徑性能是指碼多徑誤差，所述的載波多徑是指載波多徑誤差，所述的多路復(fù)用性能包括復(fù)用前后單路信號功率損耗和測距碼波形。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種高性能導(dǎo)航衛(wèi)星空間信號質(zhì)量評估方法，其特征在于包括下述步驟步驟一利用天線接收導(dǎo)航衛(wèi)星下行信號；步驟二 導(dǎo)航衛(wèi)星下行信號經(jīng)過低噪聲放大后分為三路；步驟三一路信號分配到標(biāo)準(zhǔn)測量設(shè)備，對信號的功率、帶寬、中心頻點(diǎn)、調(diào)制特性、波形特性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；第二路信號進(jìn)行信號采集并存儲(chǔ)；第三路送入監(jiān)測接收機(jī)；步驟四將測距性能、功率、相干性能、碼多徑性能、載波多徑、多路復(fù)用性能和捕獲跟蹤解調(diào)性能的評估與ICD公布指標(biāo)相比較，綜合判斷接收信號各項(xiàng)要素指標(biāo)是否符合要求；所述的測距性能包括載波相位及其穩(wěn)定性，所述的功率是指衛(wèi)星發(fā)射EIRP，所述的相干性能包括測距碼與載波、測距碼與二次碼、測距碼與電文之間的相干性，所述的碼多徑性能是指碼多徑誤差，所述的載波多徑是指載波多徑誤差，所述的多路復(fù)用性能包括復(fù)用前后單路信號功率損耗和測距碼波形。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能導(dǎo)航衛(wèi)星空間信號質(zhì)量評估方法，其特征在于所述的步驟一中使用的天線增益大于20dBi。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能導(dǎo)航衛(wèi)星空間信號質(zhì)量評估方法，其特征在于所述的步驟三種信號采集的采樣頻率需大于等于150MHz，位數(shù)大于等于14位。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能導(dǎo)航衛(wèi)星空間信號質(zhì)量評估方法，其特征在于所述的步驟三中，利用頻...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賀成艷，郭際，盧曉春，王雪，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院國家授時(shí)中心，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。