卫星用户导航设备性能测试和评估方法初探＊

2012-04-26杨靖宝

全球定位系统 2012年3期

杨靖宝

（91404部队92分队，河北秦皇岛）

0 引言

随着北斗导航卫星的陆续发射，导航设备功能逐步在完善，该设备的试验场检验与鉴定一直是空白。该设备卫星导航用户装备性能测试和评估方法研究主要用于对该设备用户接收设备的性能指标进行测试并对其结果进行评估。确定北斗导航设备系统地检验与鉴定指标内容，提出了该设备卫星导航系统的内场与外场测试和评估方法，重点确定该设备卫星导航系统抗干扰测试与评估方法，为军民两用设备设计鉴定、定型提供鉴定标准和方法。

该设备其性能的好坏直接关系到导航战胜负，接收终端设备的功能和性能指标的好坏，直接影响该设备系统的应用性能，为检验这些接收终端设备性能、指标是否满足设计要求提供检验方法和依据。

1 研究内容和考核指标［1－3］

该设备定位原理同GPS全球卫星定位系统类似，定位方式从一代的有源过渡到无源，定位精度可与GPS定位精度媲美。

主要研究内容：

1）确定检验的战技指标；2）实验室检测与评估方法研究；3）外场环境主要指标、性能检测、评估方法研究；4）外场复杂电磁环境下抗干扰检测和评估方法研究。

通过以上内容的研究能够初步形成用户设备测试方法和评估理论体系。

主要考核指标：

1）定位精度评估；2）测速精度评估；3）灵敏度和首次定位时间评估；4）通道时延一致性评估；5）抗干扰检测与评估方法可行性。

解决的关键问题有：实验室检测环境生成方法；复杂电磁环境生成方法；卫星模拟信号产生和控制；边界条件的合理设定；定位精度评估方法。

2 初步构想和可行性分析

初步构想：实验室静态测试采用该型号信号模拟器产生卫星模拟信号，用户接收设备接收卫星模拟信号，通过与设定参数比对检测接收机性能。

卫星导航信号模拟器用于对各类接收终端设备实现卫星不在轨、室内或临界条件下的测试，或指定条件下的重复测试。卫星导航信号模拟器包括数学仿真分系统、射频信号仿真分系统和测试评估分系统三部分。各分系统既相互独立，又可有机地结合在一起。例如数学仿真分系统可以单独运行，为用户提供有关卫星运行模型和用户运动模型方面的信息，并以图形方式显示卫星运行轨迹，但大多数情况，各部分作为一个整体运行，由数学仿真分系统产生导航电文和观测数据，通过射频信号仿真分系统生成带有各类特征（延迟、多普勒、衰减等）的真实射频信号，发送到接收终端设备，再由测试评估分系统收集终端设备的相关数据，得到测试结果。实验室测试原理接线图如图1所示。

图1 实验室测试连接框图

室外应用环境测试时，设置各种复杂电磁环境、作战环境，观察记录环境变化对接收机性能的影响。利用信号功分器将该设备及GPS共用天线信号分别输入到该设备用户机GPS接收机，以GPS接收参数为真值，考核该设备用户机性能。室外测试原理图如图2所示。

图2 室外测试原理图

精度评估依据模拟及实测数据，根据评估原则，编写评估处理程序，实现对用户设备的评估。在对系统定位精度进行评估和测试时，可通过大量监测站（基准站）利用监测用户机的多种伪距观测值以及组合观测值进行各种类型的定位计算，并对定位精度进行综合评估来实现。系统定位精度的评估是一个非常复杂的论题；涉及到不同的用户机、不同的使用方式以及接收导航信号的复杂环境等因素，应用特定的方法评估导航系统性能：将测量值和估计值结合起来，对导航系统的定位性能进行长期评估。

本方法采用如下先进技术：1）采用虚实结合方式；2）首次结合复杂电磁环境及作战适应性进行评估；填补试验场卫星导航设备检验鉴定方法空白、为试验场鉴定提供理论依据。

可行性分析：国内已成功研制GPS信号模拟设备，该设备系统工作方式与GPS基本一致，该型号的模拟器正在研制中；试验场可提供复杂的电磁环境，为导航设备抗干扰性能鉴定提供了环境基础；国内相关的评估模型皆可参考，为方法研究提供了理论依据，切实可行。