CN106680838A - 船用bds接收设备带内和带边连续波干扰阈值确定方法 - Google Patents

船用bds接收设备带内和带边连续波干扰阈值确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种船用BDS接收设备带内和带边连续波干扰阈值确定方法，利用多体制导航信号模拟源产生卫星信号，利用射频信号发生器产生干扰信号，卫星信号和干扰信号分别通过射频电缆传输给信号合路单元进行合路，然后合路信号再通过射频电缆传输给船用BDS接收设备，进行干扰阈值的确定。本发明不受外界环境其它不期望未知射频干扰影响，能够准确测量和估计信号的空间衰减。

Description

船用BDS接收设备带内和带边连续波干扰阈值确定方法
技术领域
本发明属于船用北斗导航卫星系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)接收设备抗干扰性能测试方法，涉及一种带内和带边连续波干扰阈值确定方法，用于“船用BDS接收设备性能要求、测试方法及要求的测试结果”标准中，有关抗带内和带边连续波干扰性能要求的制定以及相应测试环境条件的建立。
背景技术
全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)是以人造卫星作为导航台的星基无线电导航系统，为全球用户提供全天候、实时、连续、高精度的导航、定位和授时服务，是支持国家经济建设和维护军事安全不可缺少的基础设施。由于全球卫星导航系统发射信号的功率低，同时面临复杂电磁环境，易受到多种形式的有意或无意干扰，导致接收设备的导航定位性能下降。因此，抗干扰能力已成为卫星导航接收设备重要的性能指标之一。在这样的背景下，复杂电磁环境下的卫星导航接收设备抗干扰能力测试，对设备的抗干扰设计、试验验证及相关性能标准的制定具有重要意义。
目前，船用BDS接收设备抗干扰性能的测试方法通常分为室外实际环境测试方法和微波暗室测试方法，主要参照国外类似方法，诸如，美国建设的JAMFEST系统，在室外采用多种干扰源设置布局，建立一个真实的威胁环境进行GPS接收机的抗干扰测试。美国空军实验室和迈阿密大学构建了基于微波暗室的无线抗干扰测试环境，其中卫星信号发射天线安装在穹顶结构上，干扰信号发射天线安装在旁边，完成了抗干扰接收机性能测试。
船用BDS接收设备抗干扰性能室外实际环境测试方法包括测试场地选择、干扰场景设置、测试流程及干扰性能评估等三个方面内容，所需测试设备包括射频信号发生器(生成各种类型干扰信号)、干扰信号发射天线、被测试卫星导航接收设备(含接收天线)、测试记录分析设备(安装有干扰性能评估软件)。室外实际环境测试的测试场地通常选择空旷地带，避免周边楼宇、山体遮挡卫星导航信号，最大程度减小对卫星导航接收设备天线接收信号的影响。室外实际环境测试的干扰场景设置包括多干扰源布局安排、远场工作条件确定、干扰信号标定等三个方面。首先，在干扰源布局安排方面，多干扰源的方位布局采用均匀布置方式，即多个干扰信号发射天线支架(通常为8个或12个支架)均匀安装在地面以被测卫星导航接收设备天线为圆心0°～360°的圆周上，以8个支架为例，对所有支架进行编号，并将其中4个支架分别对准正北(0°)、正东(90°)、正南(180°)及正西(270°)方向，其余支架则依次对准东北(45°)、东南(135°)、西南(225°)和西北(315°)方向，模拟干扰来向的方位角；多干扰源的高度布局采用非均匀布置方式，即在每个天线支架上，距离地面不同高度处，安装若干个固定不动的发射天线(个数不固定，根据试验硬件条件和场地条件定，数量越多，模拟的场景越多，通常为8个)，每个发射天线法线方向指向与被测卫星导航接收设备天线所在平面呈不同角度，模拟干扰来向的俯仰角(可以是正角度，模拟来自天上的干扰，也可以是负角度，模拟来自地面的干扰)。被测卫星导航接收设备天线安装在带可升降支架的转台上，通过调节可升降支架高度，与支架上高度固定的发射天线配合，实现满足干扰测试要求的干扰来向俯仰角(模拟角度范围通常为-30°～+60°)。可升降支架的转台的转动还可模拟载体姿态的变化(俯仰、方位)。其次，在远场工作条件确定方面，干扰源与被测设备的距离应该满足远场工作条件，即R＝MAX[10λ,k(D1+D2)2/λ]，其中，R为发射天线支架与被测设备间的距离(圆半径)，k为经验系数，一般不小于2，D1、D2为发射天线与测试设备接收天线的尺寸，λ为信号波长。最后，在干扰信号标定(确定干扰信号空间损耗)方面，一般有直接发和间接发两种。直接法标定通过频谱仪读数估计干扰强度，需要的标定设备有射频信号发生器(含发射天线)、频谱仪、标准接收天线，具体步骤为：射频信号发生器输出0dBm的单载波干扰信号；标准接收天线法线方向对准干扰信号发射天线，转动标准天线一周，读出频谱仪在此过程中的最大功率Pmax；使用频谱仪标定射频信号发生器与发射天线间射频电缆的线损PL；根据ΔPs＝-Pmax(dBm)+G0(dB)-PL(dB)，其中，G0为发射天线增益。间接法则通过ΔPd＝20log(4πdf/c)估算空间损耗，其中，d为测试距离，f为干扰信号频率，c为光速。室外实际环境测试的测试流程及干扰性能评估为：给被测卫星导航接收设备加电；设置干扰场景(根据接收设备的设计指标，选择单干扰和/或多干扰，在射频信号发生器上设置干扰信号类型及相应的干扰强度)；待被测卫星导航接收设备正常工作后，施加干扰，并控制放置接收设备的转台旋转(以一定俯仰角，旋转一周)，同时通过测试记录分析设备记录接收设备的输出数据(定位数据等)；测试结束后，关闭干扰，统计被测卫星导航接收设备的定位精度以及定位成功率。
室外实际环境测试方法能够在真实的卫星导航信号和干扰信号环境下进行接收设备抗干扰性能测试，但是，也存在显著的缺点，首先，难于准确测量和估计干扰信号的空间衰减，使得施加的干扰功率要么过大，要么过低，测试的结果不能反应接收设备的真实设计水平，无法对接收设备抗干扰性能进行客观的考核评价，其次，测试过程中还容易受到外界环境中的其它不期望的未知射频干扰的影响，同样会导致测试的结果不能准确反应接收设备的真实设计水平。
船用BDS接收设备抗干扰性能的微波暗室测试方法与室外实际环境测试方法类似，主要区别为：因为无法在微波暗室中接收到真实的卫星导航信号，因此，通常采用卫星导航信号多体制导航信号模拟源来产生卫星导航接收设备所需的卫星信号或者采用转发器(含标准接收天线，天线安装在室外无遮挡的平台上)转发真实卫星信号，并且多体制导航信号模拟源产生的或者转发器转发的信号通过安装在微波暗室顶部的卫星信号发射天线，发射给安装在其正下方的被测接收设备天线。
船用BDS接收设备抗干扰性能的微波暗室测试方法相对于室外实际环境测试方法的优点是不受外界环境中的其它不期望的未知射频干扰的影响，但缺点是除了暗室中干扰信号发射天线与被测接收设备天线间的干扰信号空间自由衰减无法精确测量和估计之外，暗室顶部卫星信号发射天线与被测接收设备天线间的卫星信号空间自由衰减无法精确测量和估计，使得到达测接收设备天线口面的有用卫星信号和干扰信号均无法准确标定，从而导致不能准确地验证出被测接收设备的抗干扰性能。
“船用BDS接收设备性能要求、测试方法及要求的测试结果”标准是针对所有承制方设计的船用BDS接收设备性能的统一要求。目前，在该标准制定的过程中，在接收设备抗干扰性能要求方面，存在的问题是提出所有承制方设计的船用BDS接收设备都能够满足的抗干扰指标要求，也就是要确定所有设备都能承受的各种类型干扰的阈值，作为标准中的最低性能要求，约束承制方遵守，同时，作为通用的干扰测试环境条件，供承制方检验其设计的接收设备使用。为了获得所有设备都能承受的各种类型干扰的阈值，需要建立一套可靠的精确确定方法。基于以上所述的当前普遍采用的两种抗干扰性能测试方法存在的缺点，显然无法将其作为确定所有设备都能承受的各种类型干扰的阈值的方法来使用。
发明内容
为了克服现有技术中室外测试方法易受外界环境其它不期望未知射频干扰影响，导致测试结果可信度下降以及室外和微波暗室测试方法难于准确测量和估计信号的空间衰减的不足，本发明提供一种带内和带边连续波干扰阈值确定方法，为“船用BDS接收设备性能要求、测试方法及要求的测试结果”标准中，关于抗带内和带边连续波干扰性能要求的制定及其相应干扰测试环境条件的建立提供依据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
步骤1，在室内搭建测试环境，多体制导航信号模拟源通过射频电缆传输卫星导航信号给信号合路单元，射频信号发生器通过射频电缆传输干扰信号给信号合路单元，信号合路单元通过射频电缆传输合路后的含有干扰信号的卫星导航信号给船用BDS接收设备，船用BDS接收设备通过串行通信电缆传输定位数据给测试记录分析设备；
步骤2，对多体制导航信号模拟源进行仿真脚本设置，包括用户参考位置和导航卫星星座设置，所述的导航卫星星座包括六颗BDS卫星，其中，一颗卫星的仰角为90°，方位角为0°，卫星信号功率电平为-120dBm；一颗卫星的仰角为5°，方位角为180°，卫星信号功率电平为-130dBm；剩余四颗卫星的仰角为45°，方位角分别为45°、135°、-45°、-135°，卫星信号功率电平为-127dBm；
步骤3，多体制导航信号模拟源运行仿真脚本，产生卫星信号；
步骤4，船用BDS接收设备稳定跟踪多体制导航信号模拟源产生的卫星信号，提供有效定位信息，包括用户所在位置的经纬度和水平位置精度因子HDOP；
步骤5，设置射频信号发生器的连续波干扰信号频率，在f0±65MHz频率范围内选取至少10个频率点，所选取的频率点至少有4个频率点位于[f0-N0/2MHz,f0+N0/2MHz]频率范围内，至少三个频率点位于[f0-65MHz,f0-N0/2MHz]，至少三个频率点位于[f0+N0/2MHz,f0+65MHz]，其中，f0为船用BDS接收设备所接收的卫星信号的载波中心频率，N0为所接收的卫星信号工作频带宽度；
步骤6，射频信号发生器通过信号合路器单元传输连续波干扰信号给船用BDS接收设备，以1dBm～2dBm的调节幅度增加连续波干扰信号功率电平值，直到船用BDS接收设备实时输出的水平位置精度因子HDOP＝4，并且设备仍然能够有效定位；
步骤7，以1Hz的采样频率记录船用BDS接收设备输出的至少100个采样样本，计算船用BDS接收设备输出的用户位置相对于用户参考位置的规范化水平位置误差统计值其中，M为采样样本数，NEi为第i个采样样本中船用BDS接收设备解算并输出的用户位置与用户参考位置之间的规范化水平位置误差，di为第i个采样样本中船用BDS接收设备解算并输出的用户位置与用户参考位置之间的水平位置误差，HDOPi为第i个采样样本中设定的水平位置精度因子；
步骤8，如果规范化水平位置误差统计值σNE不超过规定的精度要求，则当前干扰信号电平值为该船用BDS接收设备正常工作所能容忍的干扰阈值，停止传输连续波干扰信号，返回步骤5，利用其它频率进行测试；如果规范化水平位置误差统计值σNE大于规定的精度值，则停止传输连续波干扰信号，等待10分钟，直到船用BDS接收设备在无干扰情况下恢复正常工作状态后，减小当前干扰信号电平值1dBm～2dBm，重新传输连续波干扰信号，返回步骤7重新进行定位精度统计，直到规范化水平位置误差统计值σNE满足定位精度要求。
本发明的有益效果是：利用多体制导航信号模拟源产生卫星信号，利用射频信号发生器产生干扰信号，卫星信号和干扰信号分别通过射频电缆传输给信号合路单元进行合路，然后合路信号再通过射频电缆传输给船用BDS接收设备，进行干扰阈值的确定。
本发明在室内通过射频电缆传输卫星信号和设定的干扰信号，不受外界环境其它不期望未知射频干扰影响，此外，由于本发明采用的射频电缆长度有限(小于1米)，信号衰减可以忽略不计，从而克服了室外测试方法对到达接收设备天线口面的卫星信号和干扰信号的自由空间衰减难于精确测量和估计的不足。
同样，由于本发明采用的射频电缆长度有限(小于1米)，信号衰减可以忽略不计，从而克服了微波暗室测试方法对到达接收设备天线口面的卫星信号和干扰信号的自由空间衰减难于精确测量和估计的不足。
另外，在干扰条件下的定位精度统计方面，本发明引入位置精度因子，规范化船用BDS接收设备的实时定位误差，克服了直接将船用BDS接收设备的实时定位误差进行统计计算，没有考虑位置精度因子对定位精度的影响，导致定位误差统计结果无法准确反映干扰条件下船用BDS接收设备的定位精度，从而影响对船用BDS接收设备抗干扰能力评价的不足。
附图说明
图1是本发明的测试设备连接关系图；
图2是本发明实施例的带内与带边连续波干扰电平阈值曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明提供的船用BDS接收设备带内和带边连续波干扰阈值确定方法具体如下：
步骤1测试环境搭建
测试地点：在室内(非微波暗室环境)进行。
主要测试用设备：船用BDS接收设备(一台)、多体制导航信号模拟源(包括脚本定义与仿真控制主机以及仿真信号发生器，一套)、射频信号发生器(一台)、信号合路单元(一台)，测试记录分析设备(一台)。
参考图1，多体制导航信号模拟源中的脚本定义与仿真控制主机通过串行通信电缆和多体制导航信号模拟源中的仿真信号发生器相连接(传输控制指令)，多体制导航信号模拟源中的仿真信号发生器的RF信号输出端口通过射频电缆与信号合路单元的合路输入端口2相连接(根据多体制导航信号模拟源中的脚本定义与仿真控制主机发出的控制指令，传输卫星导航信号)。射频信号发生器的干扰信号输出端口通过射频电缆与信号合路单元的合路输入端口1相连接(传输干扰信号)。信号合路单元的合路输出端口通过射频电缆与船用BDS接收设备的RF输入端口相连接(传输合路后的含有干扰信号的卫星导航信号)。船用BDS接收设备的数据输出串行接口通过串行通信电缆与测试记录分析设备对应的数据输入串行接口相连接(传输定位数据)。
步骤2多体制导航信号模拟源仿真脚本设置
通过多体制导航信号模拟源中的脚本定义与仿真控制主机，进行用户自定义仿真脚本设置。
首先，设置用户参考位置：自定义用户实际位置。
然后，设置导航卫星星座：配置六颗BDS卫星，其中，一颗卫星，仰角90°，方位角0°，卫星信号功率电平-120dBm；一颗卫星，仰角5°，方位角180°，卫星信号功率电平-130dBm；剩余四颗卫星，仰角45°，方位角分别为45°、135°、-45°、-135°，卫星信号功率电平-127dBm。以上卫星信号功率电平值包含低噪声放大器增益。
步骤3运行仿真脚本，传输卫星信号
通过多体制导航信号模拟源中的脚本定义与仿真控制主机，运行设置好的用户自定义仿真脚本，并控制多体制导航信号模拟源中的仿真信号发生器开始产生和传输卫星信号。
步骤4船用BDS接收设备加电工作
给船用BDS接收设备加电，接收设备稳定跟踪多体制导航信号模拟源中的仿真信号发生器产生并传输的卫星信号，并提供有效定位信息(用户所在位置的经纬度和水平位置精度因子HDOP)。
步骤5设置射频信号发生器
在射频信号发生器上，首先，按下复位功能键，重置射频信号发生器，使射频信号发生器返回到出厂默认设置，然后，按下频率功能键，激活连续波干扰信号(单频正弦波信号)频率编辑功能，并通过数字键，设置连续波干扰信号的初始频率，再按下幅度功能键，激活连续波干扰信号幅度编辑功能，并通过数字键，设置连续波干扰信号的初始功率电平。
连续波干扰信号初始频率按照选频表中罗列的频率值进行设置。选频表按照连续波干扰信号频率选取原则制定。连续波干扰信号频率选取的原则为：在f0±65MHz频率范围内选取至少10个频率点，其中，f0为船用BDS接收设备所接收的卫星信号的载波中心频率；所选取的频率点在f0±65MHz频率范围内的分布为至少有4个频率点位于[f0-N0/2MHz,f0+N0/2MHz]频率范围内(带内频率点，N0为所接收的卫星信号工作频带宽度)，至少三个频率点位于[f0-65MHz,f0-N0/2MHz](带边频率点)，至少三个频率点位于[f0+N0/2MHz,f0+65MHz](带边频率点)。
步骤6传输连续波干扰信号，并调节功率电平
在射频信号发生器上，按下射频输出开关键，开始传输设置好的连续波干扰信号，干扰信号通过信号合路器单元，传输给正常工作着的船用BDS接收设备(设备稳定跟踪多体制导航信号模拟源中的仿真信号发生器产生并传输的卫星信号，能够有效定位)。旋转射频信号发生器上用于改变信号功率电平数值大小的旋钮，以1dBm～2dBm的调节幅度，增加连续波干扰信号功率电平值，直到船用BDS接收设备实时输出的水平位置精度因子HDOP＝4，并且设备仍然能够有效定位(稳定跟踪4颗卫星的信号)时，停止增加干扰信号电平值。
步骤7船用BDS接收设备定位精度统计
通过测试记录分析设备，以1Hz的采样频率，记录船用BDS接收设备输出的至少100个采样样本(定位数据，包含经纬度和HDOP)，进行定位精度统计，计算船用BDS接收设备输出的用户位置相对于已知用户参考位置(真实位置)的规范化水平位置误差统计值σNE。
船用BDS接收设备输出的用户位置相对于已知用户参考位置(真实位置)的规范化水平位置误差统计值σNE(单位：米)根据以下公式计算：
其中，M为采样样本数，NEi为第i个采样样本中船用BDS接收设备解算并输出的用户位置与用户的参考位置(真实位置)之间的规范化水平位置误差，单位为米，根据以下公式计算：
其中，di为第i个采样样本中船用BDS接收设备解算并输出的用户位置与用户的参考位置(真实位置)之间的水平位置误差，单位为米，HDOPi为第i个采样样本中的水平位置精度因子。
步骤8连续波干扰信号阈值的确定
连续波干扰信号阈值确定准则：施加干扰情况下，如果船用BDS接收设备输出的用户位置相对于已知用户参考位置(真实位置)的规范化水平位置误差统计值σNE不超过规定的精度要求，则当前干扰信号电平值为该船用BDS接收设备正常工作所能容忍的干扰阈值(最大值)。
按照以上确定准则，如果规范化水平位置误差统计值σNE小于或者等于规定的精度值，则按下射频信号发生器的射频输出开关键，停止传输连续波干扰信号，记录当前干扰信号电平值，并返回步骤5，利用选频表中其它频率进行测试；如果规范化水平位置误差统计值σNE大于规定的精度值，则按下射频信号发生器的射频输出开关键，停止传输连续波干扰信号，等待10分钟，直到船用BDS接收设备在无干扰情况下恢复正常工作状态后(接收设备稳定跟踪多体制导航信号模拟源中的仿真信号发生器产生并传输的卫星信号，能够有效定位)，旋转射频信号发生器上用于改变信号电平数值大小的旋钮，减小当前干扰信号电平值1dBm～2dBm，再次按下射频信号发生器的射频输出开关键，重新传输连续波干扰信号，并以1Hz的采样频率，记录船用BDS接收设备经由串口输出的至少100个定位数据，重新进行定位精度统计，直到规范化水平位置误差统计值σNE满足定位精度要求为止，按下射频信号发生器的射频输出开关键，停止传输干扰信号，然后记录当前干扰信号电平值，并返回步骤5，利用选频表中其它频率进行测试。
以确定接收B2信号(标称载波中心频率1207.140MHz)的船用BDS接收设备的带内/带边连续波干扰阈值为例，具体实施方式如下：
步骤1测试环境搭建
测试地点：在室内(非微波暗室环境)进行。
主要测试用设备：船用BDS接收设备(一台)、多体制导航信号模拟源(包括脚本定义与仿真控制主机以及仿真信号发生器，一套)、射频信号发生器(一台)、信号合路单元(一台)，测试记录分析设备(一台)。
参考图1，多体制导航信号模拟源中的脚本定义与仿真控制主机通过串行通信电缆和多体制导航信号模拟源中的仿真信号发生器相连接(传输控制指令)，多体制导航信号模拟源中的仿真信号发生器的RF信号输出端口通过射频电缆与信号合路单元的合路输入端口2相连接(根据多体制导航信号模拟源中的脚本定义与仿真控制主机发出的控制指令，传输卫星导航信号)。射频信号发生器的干扰信号输出端口通过射频电缆与信号合路单元的合路输入端口1相连接(传输干扰信号)。信号合路单元的合路输出端口通过射频电缆与船用BDS接收设备的RF输入端口相连接(传输合路后的含有干扰信号的卫星导航信号)。船用BDS接收设备的数据输出串行接口通过串行通信电缆与测试记录分析设备对应的数据输入串行接口相连接(传输定位数据)。
步骤2多体制导航信号模拟源仿真脚本设置
通过多体制导航信号模拟源中的脚本定义与仿真控制主机，进行用户自定义仿真脚本设置。
首先，用户参考位置设置：纬度N34°14′19.86″，经度E108°54′29.74″，高度H400m。
然后，导航卫星星座设置：配置六颗BDS卫星，其中，设置：
一颗卫星，仰角90°，方位角0°，卫星信号功率电平-120dBm(包含低噪声放大器增益)；
一颗卫星，仰角5°，方位角180°，卫星信号功率电平-130dBm(包含低噪声放大器增益)；
剩余四颗卫星，仰角45°，方位角分别为45°、135°、-45°、-135°，卫星信号功率电平-127dBm(包含低噪声放大器增益)。
步骤3运行仿真脚本，传输卫星信号
通过多体制导航信号模拟源中的脚本定义与仿真控制主机，运行设置好的用户自定义仿真脚本，并控制多体制导航信号模拟源中的仿真信号发生器开始产生和传输卫星信号。
步骤4船用BDS接收设备加电工作
给船用BDS接收设备加电，接收设备稳定跟踪多体制导航信号模拟源中的仿真信号发生器产生并传输的卫星信号，并提供有效定位信息(用户所在位置的经纬度和水平位置精度因子HDOP)。
步骤5设置射频信号发生器
在射频信号发生器上，首先，按下复位功能键，重置射频信号发生器，使射频信号发生器返回到出厂默认设置，然后，按下频率功能键，激活连续波干扰信号(单频正弦波信号)频率编辑功能，并通过数字键，设置连续波干扰信号的初始频率，再按下幅度功能键，激活连续波干扰信号幅度编辑功能，并通过数字键，设置连续波干扰信号的初始功率电平。
在射频信号发生器上，连续波干扰信号初始频率设置按选频表逐一选取，选频表按照连续波干扰信号频率选取原则制定。连续波干扰信号频率选取的原则为：在f0±65MHz频率范围内选取至少10个频率点，其中，f0为船用BDS接收设备所接收的卫星信号的载波中心频率；所选取的频率点在f0±65MHz频率范围内的分布为至少有4个频率点位于[f0-N0/2MHz,f0+N0/2MHz]频率范围内(带内频率点，N0为所接收的卫星信号工作频带宽度)，至少三个频率点位于[f0-65MHz,f0-N0/2MHz](带边频率点)，至少三个频率点位于[f0+N0/2MHz,f0+65MHz](带边频率点)。
本示例的船用BDS接收设备接收B2卫星信号，信号的标称载波中心频率为f0＝1207.140MHz，信号的工作频带宽度N0＝20.46MHz(参考北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件2.0版，2013年12月)。按照连续波干扰信号频率选取原则，在1207.140MHz±65MHz频率范围内选取10个连续波干扰信号频率点，其中，带内频率点4个，带边频率点6个，制定的选频表如下：
选频表
在射频信号发生器上，连续波干扰信号初始功率电平设置为-120dBm。
步骤6传输连续波干扰信号，并调节功率电平
在射频信号发生器上，按下射频输出开关键，开始传输设置好的连续波干扰信号，干扰信号通过信号合路器单元，传输给正常工作着的船用BDS接收设备(设备稳定跟踪多体制导航信号模拟源中的仿真信号发生器产生并传输的卫星信号，能够有效定位)。旋转射频信号发生器上用于改变信号功率电平数值大小的旋钮，以2dBm的调节幅度，增加连续波干扰信号功率电平值，直到船用BDS接收设备实时输出的水平位置精度因子HDOP＝4，并且设备仍然能够有效定位(稳定跟踪4颗卫星的信号)时，停止增加干扰信号电平值。
步骤7船用BDS接收设备定位精度统计
通过测试记录分析设备，以1Hz的采样频率，记录船用BDS接收设备输出的100个采样样本(定位数据，包含经纬度和HDOP)，进行定位精度统计，计算船用BDS接收设备输出的用户位置相对于已知用户参考位置(真实位置)的规范化水平位置误
差统计值σNE。
首先，将位置经纬度坐标转换成平面直角坐标。
在WGS-84世界大地坐标系下，用户的参考位置(真实位置)用(λ，h)表示，其中，为用户参考位置的纬度，λ为用户参考位置的经度，h为用户参考位置的海拔高度；第i个采样样本中，船用BDS接收设备解算并输出的用户位置用(λri，hri)表示，其中，为接收设备解算并输出的用户位置的纬度，λri为接收设备解算并输出的用户位置的经度，hri为接收设备解算并输出的用户位置的海拔高度。将用户参考位置与船用BDS接收设备解算并输出的用户位置转换成地心地固直角坐标(坐标转换公式参考《GPS原理与接收机设计》，电子工业出版社，2011年7月)，即
用户参考位置直角坐标(x,y,z)(单位：米)为：
其中，N为基准椭球体的卯酉圆曲率半径，e为椭球偏心率，按以下公式计算：
e2＝f(2-f)
其中，a为基准椭球体的长半径，a＝6378137.0米，f为基准椭球体的极扁率，
f＝1/298.257223563。(参考NIMA Technical Report TR8350.2“Department ofDefense World Geodetic System 1984”，Third Edition，Amendment 1，2000)
第i个采样样本中，船用BDS接收设备解算并输出的用户位置的直角坐标(xri,yri,zri)(单位：米)为：
其中，Nri为基准椭球体的卯酉圆曲率半径，按以下公式计算：
然后，进行船用BDS接收设备输出的用户位置相对于已知用户参考位置(真实位置)的规范化水平位置误差统计。
第i个采样样本中，船用BDS接收设备解算并输出的用户位置与用户的参考位置(真实位置)之间的水平位置误差di(单位：米)，根据以下公式计算：
其中，xri和yri为第i个采样样本中船用BDS接收设备解算并输出的用户水平位置直角坐标，x和y为用户的参考水平位置直角坐标。
第i个采样样本中，船用BDS接收设备解算并输出的用户位置与用户的参考位置(真实位置)之间的规范化水平位置误差NEi(单位：米)，根据以下公式计算：
其中，di为第i个采样样本中船用BDS接收设备解算并输出的用户位置与用户的参考位置(真实位置)之间的水平位置误差，单位为米，HDOPi为第i个采样样本中的水平位置精度因子。
船用BDS接收设备解算并输出的用户位置与用户的参考位置(真实位置)之间的规范化水平位置误差统计值σNE(单位：米)根据以下公式计算：
其中，NEi为第i个采样样本中船用BDS接收设备解算并输出的用户位置与用户的参考位置(真实位置)之间的规范化水平位置误差，单位为米，M为采样样本数。
步骤8连续波干扰阈值确定
干扰阈值确定准则：施加干扰情况下，如果船用BDS接收设备输出的用户位置相对于已知用户参考位置(真实位置)的规范化水平位置误差统计值σNE不超过规定的精度要求，则当前干扰信号电平值为该船用BDS接收设备正常工作所能容忍的干扰阈值(最大值)。
船用BDS接收设备规定的定位精度要求为10米。按照以上确定准则，如果船用BDS接收设备输出的用户位置相对于已知用户参考位置(真实位置)的规范化水平位置误差统计值σNE小于或者等于10米，则按下射频信号发生器的射频输出开关键，停止传输连续波干扰信号，记录当前干扰信号电平值，并返回步骤5，利用选频表中其它频率进行测试；如果船用BDS接收设备输出的用户位置相对于已知用户参考位置(真实位置)的规范化水平位置误差统计值σNE大于10米，则按下射频信号发生器的射频输出开关键，停止传输连续波干扰信号，等待10分钟，直到船用BDS接收设备在无干扰情况下恢复正常工作状态后(接收设备稳定跟踪多体制导航信号模拟源中的仿真信号发生器产生并传输的卫星信号，能够有效定位)，旋转射频信号发生器上用于改变信号电平数值大小的旋钮，减小当前干扰信号电平值1dBm，再次按下射频信号发生器的射频输出开关键，重新传输连续波干扰信号，并以1Hz的采样频率，记录船用BDS接收设备经由串口输出的100个采样样本(定位数据，包含经纬度和HDOP)，重新进行定位精度统计，直到船用BDS接收设备输出的用户位置相对于已知用户参考位置(真实位置)的规范化水平位置误差统计值σNE小于或者等于10米为止，按下射频信号发生器的射频输出开关键，停止传输干扰信号，然后记录当前干扰信号电平值，并返回步骤5，利用选频表中其它频率进行测试。
按照上述步骤确定的船用BDS接收设备能容忍的带内与带边连续波干扰电平阈值见图2。

Claims (1)

1.一种船用BDS接收设备带内和带边连续波干扰阈值确定方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1，在室内搭建测试环境，多体制导航信号模拟源通过射频电缆传输卫星导航信号给信号合路单元，射频信号发生器通过射频电缆传输干扰信号给信号合路单元，信号合路单元通过射频电缆传输合路后的含有干扰信号的卫星导航信号给船用BDS接收设备，船用BDS接收设备通过串行通信电缆传输定位数据给测试记录分析设备；
步骤2，对多体制导航信号模拟源进行仿真脚本设置，包括用户参考位置和导航卫星星座设置，所述的导航卫星星座包括六颗BDS卫星，其中，一颗卫星的仰角为90°，方位角为0°，卫星信号功率电平为-120dBm；一颗卫星的仰角为5°，方位角为180°，卫星信号功率电平为-130dBm；剩余四颗卫星的仰角为45°，方位角分别为45°、135°、-45°、-135°，卫星信号功率电平为-127dBm；
步骤3，多体制导航信号模拟源运行仿真脚本，产生卫星信号；
步骤4，船用BDS接收设备稳定跟踪多体制导航信号模拟源产生的卫星信号，提供有效定位信息，包括用户所在位置的经纬度和水平位置精度因子HDOP；
步骤5，设置射频信号发生器的连续波干扰信号频率，在f0±65MHz频率范围内选取至少10个频率点，所选取的频率点至少有4个频率点位于[f0-N0/2MHz,f0+N0/2MHz]频率范围内，至少三个频率点位于[f0-65MHz,f0-N0/2MHz]，至少三个频率点位于[f0+N0/2MHz,f0+65MHz]，其中，f0为船用BDS接收设备所接收的卫星信号的载波中心频率，N0为所接收的卫星信号工作频带宽度；
步骤6，射频信号发生器通过信号合路器单元传输连续波干扰信号给船用BDS接收设备，以1dBm～2dBm的调节幅度增加连续波干扰信号功率电平值，直到船用BDS接收设备实时输出的水平位置精度因子HDOP＝4，并且设备仍然能够有效定位；
步骤7，以1Hz的采样频率记录船用BDS接收设备输出的至少100个采样样本，计算船用BDS接收设备输出的用户位置相对于用户参考位置的规范化水平位置误差统计值其中，M为采样样本数，NEi为第i个采样样本中船用BDS接收设备解算并输出的用户位置与用户参考位置之间的规范化水平位置误差，di为第i个采样样本中船用BDS接收设备解算并输出的用户位置与用户参考位置之间的水平位置误差，HDOPi为第i个采样样本中的水平位置精度因子；
步骤8，如果规范化水平位置误差统计值σNE不超过规定的精度要求，则当前干扰信号电平值为该船用BDS接收设备正常工作所能容忍的干扰阈值，停止传输连续波干扰信号，返回步骤5，利用其它频率进行测试；如果规范化水平位置误差统计值σNE大于规定的精度值，则停止传输连续波干扰信号，等待10分钟，直到船用BDS接收设备在无干扰情况下恢复正常工作状态后，减小当前干扰信号电平值1dBm～2dBm，重新传输连续波干扰信号，返回步骤7重新进行定位精度统计，直到规范化水平位置误差统计值σNE满足定位精度要求。
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