CN103293535A - 卫星导航接收机实时测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的卫星导航接收机实时测试系统，能够满足在不同环境下对卫星导航接收机进行的实时测试。包括基准站测试部分、移动站测试部分，基准站测试部分包括基准站接收机、基准站测量天线、控制计算机和无线通信模块，基准站测量天线放置在位置坐标已知的固定坐标点处，基准站接收机分别连接基准站测量天线、控制计算机和无线通信模块；移动站测试部分包括移动站接收机、移动站测量天线、惯性导航装置、无线通信模块和监控计算机，被测卫星导航接收机与移动站测试部分安装在同一运动载体上，监控计算机分别连接移动站接收机、被测卫星导航接收机，移动站接收机分别连接移动站测量天线、惯性导航装置和无线通信模块。

Description

卫星导航接收机实时测试系统
技术领域
本发明涉及卫星导航产品检测领域，特别是涉及一种卫星导航接收机实时测试系统。
背景技术
卫星导航定位系统利用卫星发射无线电信号进行定位导航，具有全天候、高精度、快速实时的三维导航、定位、测速和授时功能。卫星导航定位系统由三部分组成，即空间卫星星座部分、地面监控部分、用户设备部分（卫星导航接收机或模块）。当前的全球导航卫星系统（GNSS，Global Navigation Satellite System）包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗卫星导航系统以及欧盟的GALILEO系统。中国的北斗卫星导航系统的卫星组网在2012年完成亚太区域覆盖，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，2020年将形成由30多颗卫星组网、覆盖全球的全球卫星导航系统。随着我国北斗卫星导航系统区域组网的完成和开通服务，北斗导航接收机已经越来越广泛的应用在我国国防安全、道路运输、农牧渔林等各个领域，北斗导航接收机在实际应用中的性能指标也越来越成为社会关注的焦点。
在卫星导航接收机的实际应用中，完成对卫星导航接收机技术指标的精确测试具有非常重要的意义。目前，卫星导航接收机的测试一般为模拟测试，也就是利用卫星导航信号模拟器，按照模拟场景参数进行仿真，并下发给接收机，接收机对仿真模拟信号进行解算，将解算结果与模拟场景的参数进行比较，得出接收机的定位精度和测速精度。
然而，卫星导航接收机可以工作在什么样的环境中？在不同的工作环境中的定位精度和测速精度是多少？能否满足使用者要求？目前尚无针对实际应用中的卫星导航接收机的性能指标进行测试的系统。
发明内容
本发明根据现有技术存在的缺陷，提供一种卫星导航接收机实时测试系统，满足在不同的工作环境下对卫星导航接收机的定位精度和测速精度进行实时的高精度测试的要求。
本发明的技术方案是：
一种卫星导航接收机实时测试系统，其特征在于，包括基准站测试部分、移动站测试部分，所述基准站测试部分包括基准站接收机、基准站测量天线、控制计算机和无线通信模块，所述基准站测量天线放置在位置坐标已知的高精度固定坐标点处，所述基准站接收机分别连接基准站测量天线、控制计算机和无线通信模块；所述移动站测试部分包括移动站接收机、移动站测量天线、惯性导航装置、无线通信模块和监控计算机，被测卫星导航接收机与移动站测试部分安装在同一运动载体上，所述监控计算机分别连接移动站接收机、被测卫星导航接收机,，所述移动站接收机分别连接移动站测量天线、惯性导航装置和无线通信模块；所述基准站接收机用于采集通过基准站测量天线测得的固定坐标点处的测量数据，并将测量数据与已知的固定坐标点数据进行比较分析，将修正参数数据通过无线通信模块发送给移动站接收机，所述控制计算机用于控制基准站接收机的工作状态；所述移动站接收机用于采集记录移动站测量天线接收的导航信号和惯性导航装置测得的运动载体的位置信息和速度信息，并接收和汇总基准站接收机发送的修正参数数据，解算得到位置信息和速度信息的参考标准值，传输给监控计算机，所述被测卫星导航接收机将同时测得的位置信息和速度信息也传输给监控计算机，监控计算机将被测卫星导航接收机测得的位置信息和速度信息与所述参考标准值进行分析对比，得到卫星导航接收机的定位精度和测速精度。
所述被测卫星导航接收机为北斗导航接收机，所述被测北斗导航接收机通过GPS L1滤波器与北斗信号接收天线相连接。
所述GPS L1滤波器采用的是带阻滤波器，其带阻宽度为1529MHz-1587MHz。
所述基准站接收机采用GPS/GLONASS双频信号接收机。
所述基准站测量天线为GPS/GLONASS双频双系统测量天线。
所述移动站接收机采用GPS/GLONASS双频信号接收机。
所述移动站测量天线包括第一测量天线和第二测量天线，所述移动站接收机分别连接第一测量天线和第二测量天线。
所述第一测量天线和第二测量天线均为GPS/GLONASS双频双系统测量天线。
所述高精度固定坐标点的三维位置坐标精度优于0.01m。
所述惯性导航装置采用适于高精度测量的UIMU-LCI，包括闭环光纤陀螺仪和微机械加速度计，数据更新率为200Hz，陀螺输入范围±800deg/sec,陀螺零偏稳定性<1.0deg/hr，加速度计量程6±40g,加速度计偏置<1.0mg。
本发明的技术效果：
本发明提供的卫星导航接收机实时测试系统，解决了卫星导航接收机在实际应用中的定位精度和测速精度的实时测试问题，能够满足在不同环境下对卫星导航接收机的定位精度和测速精度进行的实时测试，解决了如何确定卫星导航接收机可以工作在什么样的环境中和在不同的工作环境中的定位精度和测速精度是多少以及能否满足使用者要求的问题。本发明的测试系统可以实时精确获得运动载体准确的位置信息和速度信息，定位精度可达到0.01m，测速精度可达到0.02m/s。
本发明的测试系统包括基准站测试部分、移动站测试部分，被测卫星导航接收机与移动站测试部分安装在同一运动载体上。首先通过基准站测试部分得到高精度的已知坐标点的测量数据，用于修正导航信号传播环境对移动站测量数据的影响；移动站测试部分包括移动站接收机和高精度的惯性导航装置，移动站接收机实时接收卫星导航信号，为提高系统测试精度，采用双频GNSS信号接收机，接收双系统卫星导航信号，以获得更准确的位置信息和速度信息，同时考虑到例如城市环境的高架桥产生的卫星信号遮挡，采用高精度的惯性导航装置，即使在卫星信号受遮挡的情况下，也同样可以得到连续稳定的导航信息，用于对运动载体的辅助定位，这样通过移动站接收机和惯性导航装置的相互补充以及基准站测量数据的修正，可以得到运动载体精准的位置信息和速度信息，达到对被测卫星导航接收机的定位精度和测速精度进行实时的高精度测试的目的。本发明还针对被测的北斗导航接收机，通过GPSL1滤波器与北斗信号接收天线相连，GPS L1滤波器用于对其他信号的滤除，保证了北斗信号的稳定和北斗信号单纯的测试环境。
附图说明
图1是本发明测试系统的基准站测试部分的结构示意图。
图2是本发明测试系统的移动站测试部分的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
一种卫星导航接收机实时测试系统，包括基准站测试部分、移动站测试部分。图1是本发明测试系统的基准站测试部分的结构示意图。如图1所示，基准站测试部分包括基准站接收机、基准站测量天线、控制计算机和无线通信模块，基准站测量天线放置在位置坐标已知的固定坐标点处，基准站接收机分别连接基准站测量天线、控制计算机和无线通信模块。图2是本发明测试系统的移动站测试部分结构示意图。如图2所示，移动站测试部分包括移动站接收机、移动站测量天线、惯性导航装置、无线通信模块和监控计算机，被测卫星导航接收机与移动站测试部分设置在同一运动载体上，本实施例中，被测卫星导航接收机为北斗导航接收机，被测北斗导航接收机通过GPS L1滤波器与北斗信号接收天线相连，监控计算机分别连接移动站接收机、被测卫星导航接收机,，移动站接收机分别连接移动站测量天线、惯性导航装置和无线通信模块，本实施例中，基准站接收机和移动站接收机均采用GPS/GLONASS双频接收机；基准站测量天线和移动站测量天线均采用双频双系统测量天线，并且移动站测量天线包括第一测量天线和第二测量天线，移动站接收机分别连接第一测量天线和第二测量天线；惯性导航装置采用适于高精度测量的UIMU-LCI，包括闭环光纤陀螺仪和微机械加速度计，数据更新率为200Hz，陀螺输入范围±800deg/sec,陀螺零偏稳定性<1.0deg/hr，加速度计量程6±40g,加速度计偏置<1.0mg。同时，为保证北斗信号的稳定和北斗信号单纯的测试环境，采用的GPS L1滤波器为带阻滤波器，带阻滤波器的带阻宽度为1529MHz-1587MHz。工作时，基准站测试部分的基准站测量天线放置在位置坐标已知的固定坐标点处，选用的高精度固定坐标点的三维位置坐标精度优于0.01m；基准站接收机开始数据采集，采集由基准站测量天线测得的固定坐标点处的测量数据，并将测量数据与已知的固定坐标点数据进行比较分析，将修正参数数据通过无线通信模块发送给移动站接收机，控制计算机控制基准站接收机的工作状态；移动站测试部分搭建在运动载体上，如测试车上，移动站接收机和惯性导航装置开始采集数据，实时采集测得的运动载体的位置信息和速度信息，并接收和汇总基准站接收机发送的修正参数数据，解算得到位置信息和速度信息的参考标准值，传输给监控计算机；置于测试车上的被测北斗导航接收机与移动站接收机同时开始工作，将同时测得的运动载体的位置信息和速度信息也传输给监控计算机；监控计算机将被测卫星导航接收机测得的位置信息和速度信息与所述参考标准值进行分析对比，得到卫星导航接收机的定位精度和测速精度。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种卫星导航接收机实时测试系统，其特征在于，包括基准站测试部分、移动站测试部分，所述基准站测试部分包括基准站接收机、基准站测量天线、控制计算机和无线通信模块，所述基准站测量天线放置在位置坐标已知的高精度固定坐标点处，所述基准站接收机分别连接基准站测量天线、控制计算机和无线通信模块；所述移动站测试部分包括移动站接收机、移动站测量天线、惯性导航装置、无线通信模块和监控计算机，被测卫星导航接收机与移动站测试部分安装在同一运动载体上，所述监控计算机分别连接移动站接收机、被测卫星导航接收机,，所述移动站接收机分别连接移动站测量天线、惯性导航装置和无线通信模块；所述基准站接收机用于采集通过基准站测量天线测得的固定坐标点处的测量数据，并将测量数据与已知的固定坐标点数据进行比较分析，将修正参数数据通过无线通信模块发送给移动站接收机，所述控制计算机用于控制基准站接收机的工作状态；所述移动站接收机用于采集记录移动站测量天线接收的导航信号和惯性导航装置测得的运动载体的位置信息和速度信息，并接收和汇总基准站接收机发送的修正参数数据，解算得到位置信息和速度信息的参考标准值，传输给监控计算机，所述被测卫星导航接收机将同时测得的位置信息和速度信息也传输给监控计算机，监控计算机将被测卫星导航接收机测得的位置信息和速度信息与所述参考标准值进行分析对比，得到卫星导航接收机的定位精度和测速精度。
2.根据权利要求1所述的卫星导航接收机实时测试系统，其特征在于，所述被测卫星导航接收机为北斗导航接收机，所述被测北斗导航接收机通过GPS L1滤波器与北斗信号接收天线相连接。
3.根据权利要求2所述的卫星导航接收机实时测试系统，其特征在于，所述GPS L1滤波器采用的是带阻滤波器，其带阻宽度为1529MHz-1587MHz。
4.根据权利要求1所述的卫星导航接收机实时测试系统，其特征在于，所述基准站接收机采用GPS/GLONASS双频信号接收机。
5.根据权利要求4所述的卫星导航接收机实时测试系统，其特征在于，所述基准站测量天线为GPS/GLONASS双频双系统测量天线。
6.根据权利要求1所述的卫星导航接收机实时测试系统，其特征在于，所述移动站接收机采用GPS/GLONASS双频信号接收机。
7.根据权利要求6所述的卫星导航接收机实时测试系统，其特征在于，所述移动站测量天线包括第一测量天线和第二测量天线，所述移动站接收机分别连接第一测量天线和第二测量天线。
8.根据权利要求7所述的卫星导航接收机实时测试系统，其特征在于，所述第一测量天线和第二测量天线均为GPS/GLONASS双频双系统测量天线。
9.根据权利要求1所述的卫星导航接收机实时测试系统，其特征在于，所述固定坐标点处的三维位置坐标精度优于0.01m。
10.根据权利要求1所述的卫星导航接收机实时测试系统，其特征在于，所述惯性导航装置采用适于高精度测量的UIMU-LCI，包括闭环光纤陀螺仪和微机械加速度计，数据更新率为200Hz，陀螺输入范围±800deg/sec,陀螺零偏稳定性<1.0deg/hr,加速度计量程6±40g,加速度计偏置<1.0mg。
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