CN106680841A - 一种用于外场检测北斗一代用户机短报文通信性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于卫星导航与卫星通信领域，具体涉及一种用于外场检测北斗一代用户机短报文通信性能的方法，包括(1)在外场环境下，利用待测北斗一代用户机自发自收短报文的模式开展测试，同时，为判断短报文是否发送成功，利用频谱分析仪与接收天线组成监测系统来监测用户机发送短报文时辐射的卫星导航信号。(2)根据测试数据可得到待测用户机短报文的发送成功率与接收成功率。(3)整机状态下短报文丢失原因定位。本发明的方法具有测试条件易满足、短报文丢失原因定位不需要拆解用户机系统等优点，适用于外场环境对北斗一代用户机短报文通信性能的快速检测。

Description

一种用于外场检测北斗一代用户机短报文通信性能的方法

技术领域

本发明属于卫星导航与卫星通信领域，具体涉及一种用于外场检测北斗一代用户机短报文通信性能的方法。

背景技术

北斗一代卫星导航系统是我国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，主要由北斗一代卫星服务系统、用户机等部分组成，其中，北斗一代卫星服务系统包括北斗一代地球同步卫星与地面中心控制系统。相较于GPS、GLONASS等卫星导航系统，北斗一代卫星导航系统利用地球同步卫星转发导航信号、地面中心控制系统解算的模式来为用户提供快速定位与授时服务，并可进行简短数字报文通信。简短数字报文通信功能允许用户与用户、用户与地面控制中心之间进行双向数据传输。

正是由于北斗一代卫星导航系统具备短报文通信的功能特点，使其在陆海空运输、应急通信等领域得到应用，且用户机大部分情况下在条件简陋的外场环境使用。用户机的功能与性能，尤其是短报文通信性能，是很多用户关注的焦点。因此，如何开展用户机的功能与性能测试，特别是在外场条件下检测短报文通信性能，是很多用户面临的问题。

目前，一种测试北斗一代用户机的功能与性能的方法是：在暗室内采用卫星导航信号模拟器，模拟产生北斗卫星信号环境，利用北斗用户机检测仪或检测系统，对用户机进行功能检查和性能实验。此种方法虽然可以较为准确地检测北斗一代用户机的功能与性能，但测试系统较为复杂，测试环境不易获取，且需要专业检测设备，一般用户并不具备测试条件，亦不适宜在外场环境下进行。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于外场检测北斗一代用户机短报文通信性能的方法，满足一般用户在外场环境进行用户机功能与性能测试的需要。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于外场检测北斗一代用户机短报文通信性能的方法包括

S1，设置外部使用条件：

外场环境要求：外场空旷环境，南向无遮挡；

于外场环境搭建测试系统，测试系统包括待测北斗一代用户机、监测系统，监测系统设备要求：频谱分析仪、接收天线以及微波电缆工作频率范围需包含待测用户机辐射信号频率，且频谱分析仪参数设置合理，可准确获取用户机辐射信号；

待测北斗一代用户机状态：待测北斗一代用户机显示可用北斗卫星数量不低于2颗，且卫星信号强度需大于2；

测试系统布局要求：待测用户机天线主波束南向，接收天线主波束指向待测用户机天线主波束方向，且二者间距离d满足天线远场条件，d≥2D²/λ，其中，D为天线口径最大尺寸，λ为用户机辐射信号波长；

S2，展开测试：

S21，测试设备状态校核：包括待测用户机状态检查与频谱分析仪参数设置校核；

S22，测试设备状态校核完成后，进行测试：

测试时，按照先频谱分析仪开始扫描，再待测用户机发送短报文的顺序进行测试；记录待测用户机显示可用卫星信号数量与信号强度、短报文发送时刻与发送内容、短报文接收时刻与接收内容、频谱分析仪获取信号频率与电平值；

S23，数据处理并进行测试结果评估：统计短报文测试条数N，并分别统计统计用户机未成功发送的短报文条数N₁与未成功接收的短报文条数N₂，分别根据公式L₁＝(N-N₁)/N*100％与公式L₂＝(N-N₂)/(N-N₁)*100％计算待测用户机短报文的发送成功率L₁与接收成功率L₂；若二者均大于95％，则说明待测用户机状态正常；若二者均小于95％，根据监测系统数据判断短报文丢失原因；

当监测系统监测不到用户机辐射信号时，可判断短报文丢失是由待测用户机发射系统状态异常导致；当监测系统监测到用户机辐射信号，而待测用户机未收到短报文时可初步判断短报文丢失由北斗一代服务系统转发丢失导致。

本发明方法具有测试条件易满足、短报文丢失原因定位不需要拆解用户机系统等优点，适用于外场环境对北斗一代用户机短报文通信性能的快速检测。

附图说明

图1是本发明监测系统构成图。

图2是本发明测试系统构成图。

图3是测试数据记录表示意图。

具体实施方式

本发明方法原理为：

在外场环境，利用待测北斗一代用户机自发自收短报文，统计用户机未成功发送的短报文条数与未成功接收的短报文条数，得到待测用户机短报文的发送成功率与接收成功率。同时，为判断短报文是否发送成功，可在用户机发送短报文的同时，利用频谱分析仪与接收天线组成监测系统来监测用户机辐射信号。当接收天线与待测用户机天线相对位置固定时，频谱分析仪监测得到的待测用户机发送短报文时辐射的卫星信号频率数值在1616MHz±4MHz范围内。

具体为一种用于外场检测北斗一代用户机短报文通信性能的方法，包括

S1，设置外部使用条件：

外场环境要求：外场空旷环境，南向无遮挡；

于外场环境搭建测试系统，测试系统包括待测北斗一代用户机、监测系统，监测系统设备要求：频谱分析仪、接收天线以及微波电缆工作频率范围需包含待测用户机辐射信号频率，且频谱分析仪参数设置合理，可准确获取用户机辐射信号；其中，待测用户机天线主波束朝南，接收天线主波束指向待测用户机主波束方向，且二者之间的距离满足天线远场条件，并固定。为减小对监测信号的衰减，接收天线与频谱分析仪之间的传输电缆长度尽可能小。

待测北斗一代用户机状态：待测北斗一代用户机显示可用北斗卫星数量不低于2颗，且卫星信号强度需大于2；

测试系统布局要求：待测用户机天线主波束南向，接收天线主波束指向待测用户机天线主波束方向，且二者间距离d满足天线远场条件，d≥2D²/λ，其中，D为天线口径最大尺寸，λ为用户机辐射信号波长；

S2，展开测试：

S21，测试设备状态校核：包括待测用户机状态检查与频谱分析仪参数设置校核；待测用户机状态检查主要检查可用北斗卫星数量与卫星信号强度，避免卫星信号环境引入的测试误差。频谱分析仪参数设置应能完整显示获取信号的频谱且不引入外界干扰信号频谱，信号频率在1616MHz±4MHz范围内。

S22，测试设备状态校核完成后，进行测试：

测试时，按照先频谱分析仪开始扫描，再待测用户机发送短报文的顺序进行测试；记录待测用户机显示可用卫星信号数量与信号强度、短报文发送时刻与发送内容、短报文接收时刻与接收内容、频谱分析仪获取信号频率与电平值；

S23，数据处理并进行测试结果评估：

统计短报文测试条数N，并分别统计用户机未成功发送的短报文条数N₁与未成功接收的短报文条数N₂，分别根据公式L₁＝(N-N₁)/N*100％与公式L₂＝(N-N₂)/(N-N₁)*100％计算待测用户机短报文的发送成功率L₁与接收成功率L₂；

若二者均大于95％，则说明待测用户机状态正常；若二者均小于95％，根据监测系统数据判断短报文丢失原因；

当监测系统监测不到用户机辐射信号时，可判断短报文丢失是由待测用户机发射系统状态异常导致；当监测系统监测到用户机辐射信号，而待测用户机未收到短报文时可初步判断短报文丢失由北斗一代服务系统转发丢失导致。

本发明使用频谱分析仪与接收天线组成监测系统来监测北斗一代用户机发送短报文时的辐射信号，利用待测用户机自发自收短报文的方法来检测用户机短报文通信性能。此种技术方法具备以下优点：(1)适于外场环境开展，可快速检测用户机短报文通信性能；(2)短报文通信性能定量评估。利用短报文发送成功率与接收成功率来评估待测用户机短报文通信性能；(3)整机状态下短报文丢失原因定位，不需要拆解用户机系统。

下面结合具体测试实例，并对照附图1～3对本发明的方法作进一步说明。

实施例一

待测用户机为石家庄某公司生产的北斗一代用户机，外场环境为戈壁环境。

(1)按照附图1与附图2，搭建测试系统。接收天线为1～18G喇叭天线，口面最大尺寸约为30cm。待测用户机天线主波束南向，接收天线主波束指向待测用户机主波束方向，且待测用户机天线与监测系统接收天线之间的距离约为2m，满足天线远场条件。传输电缆长度为7米。

(2)待测用户机状态检查。可用卫星数量为2颗，且卫星信号强度分别为3，4。

(3)频谱分析仪参数设置。频谱分析仪参数设置如下：中心频率设为1.616GHz，带宽设为8MHz；扫描方式设为single，扫描时间约5s；VBW和RBW设为10kHz。

(4)频谱分析仪参数校核。频谱分析仪开始扫描后，待测用户机发送短报文。为保证频谱分析仪准确获取待测用户机辐射信号，待测用户机发送短报文时刻与频谱分析仪开始扫描时刻时间差不大于4s。根据频谱分析仪显示调节参考电平设置与电平衰减设置，使获取的信号频谱在频谱分析仪显示屏中完整显示。利用频谱分析仪peak功能，获取信号频率与功率电平值。数次监测，获取的信号频率应在1616MHz±4MHz范围内，功率电平值稳定，说明频谱分析仪参数设置合理。

(5)测试系统状态校核完成后，进行测试。测试时，按照先频谱分析仪扫描，再待测用户机自发自收短报文的方法进行，且二者时间差不大于4s。可按照发送次序设定发送短报文的内容，同时按照图3所示的数据表格式记录测试数据。

(6)数据处理。本次测试共进行100次，短报文未发送成功条数为0条，未接收成功条数为1条，则短报文发送成功率为100％，接收成功率为99％。

(7)测试结果评估。实际测试得到短报文发送成功率与接收成功率均大于95％，说明待测用户机状态正常。

Claims (1)

1.一种用于外场检测北斗一代用户机短报文通信性能的方法，其特征在于，包括

S1，设置外部使用条件：

外场环境要求：外场空旷环境，南向无遮挡；

于外场环境搭建测试系统，测试系统包括待测北斗一代用户机、监测系统，监测系统设备要求：频谱分析仪、接收天线以及微波电缆工作频率范围需包含待测用户机辐射信号频率，且频谱分析仪参数设置合理，可准确获取用户机辐射信号；

待测北斗一代用户机状态：待测北斗一代用户机显示可用北斗卫星数量不低于2颗，且卫星信号强度需大于2；

测试系统布局要求：待测用户机天线主波束南向，接收天线主波束指向待测用户机天线主波束方向，且二者间距离d满足天线远场条件，d≥2D²/λ，其中，D为天线口径最大尺寸，λ为用户机辐射信号波长；

S2，展开测试：

S21，测试设备状态校核：包括待测用户机状态检查与频谱分析仪参数设置校核；

S22，测试设备状态校核完成后，进行测试：

测试时，按照先频谱分析仪开始扫描，再待测用户机发送短报文的顺序进行测试；记录待测用户机显示可用卫星信号数量与信号强度、短报文发送时刻与发送内容、短报文接收时刻与接收内容、频谱分析仪获取信号频率与电平值；

S23，数据处理并进行测试结果评估：统计短报文测试条数N，并分别统计统计用户机未成功发送的短报文条数N₁与未成功接收的短报文条数N₂，分别根据公式L₁＝(N-N₁)/N*100％与公式L₂＝(N-N₂)/(N-N₁)*100％计算待测用户机短报文的发送成功率L₁与接收成功率L₂；若二者均大于95％，则说明待测用户机状态正常；若二者均小于95％，根据监测系统数据判断短报文丢失原因；

当监测系统监测不到用户机辐射信号时，可判断短报文丢失是由待测用户机发射系统状态异常导致；当监测系统监测到用户机辐射信号，而待测用户机未收到短报文时可初步判断短报文丢失由北斗一代服务系统转发丢失导致。