CN106707252B - 精密测距模拟器测距精度标校装置及方法 - Google Patents

精密测距模拟器测距精度标校装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种精密测距模拟器测距精度标校装置及方法，计算机控制任意波形发生器输出测距询问触发脉冲，测距询问触发脉冲作为示波器的同步信号，同时，触发矢量信号发生器输出测距询问脉冲，测距询问脉冲一路输入示波器，另一路为精密测距模拟器提供询问信号；精密测距模拟器输出的测距应答信号接入示波器，得到测距询问信号和测距应答信号的包络，计算精密测距模拟器的模拟距离，与精密测距模拟器标称值比较，得到精密测距模拟器的测距精度。本发明可对模拟器模拟距离的全量程进行精度标定，具有溯源性好、测量精度高、操作性强的特点。

Description

精密测距模拟器测距精度标校装置及方法
技术领域
本发明属于精密测距设备(DME/P)，用于精密测距模拟器测距精度的校准。
背景技术
精密测距设备(Distance measuring equipment/precision，DME/P)为飞机提供相对于引导点的距离信息，与微波着陆测角设备配合，可以为飞机提供相对于着陆点的坐标信息。
精密测距模拟器是用来检查、测试、校准精密测距机载设备的专用测试设备，能够接收机载设备测距询问信号，根据相应的距离，模拟产生精密测距信标发射的距离应答信号，提供距离和信号电平等定标指示。
我国应用较多的精密测距模拟器是中国电子科技集团公司第二十研究所研制的模拟器，这些模拟器没有完善的测距精度标定方法，在实际使用中，只能通过测试机载设备，大致了解模拟器的测距精度。
美国aico republic electrnics公司的PDME-200型模拟器，是目前业界所知测距精度较高的精密测距模拟器，应用广泛，在其操作与用户手册中虽有测距精度校准方法，但存在以下问题：
1.虽有校准方法，但只能校准输出距离为0时的测距精度，不能进行全距离量程的精度标校；
2.校准方法复杂、可操作性差；
3.没有直接应用模拟器的射频信号校准，而是利用专门的校准端口进行校准；
4.没有具体给出PFE、CMN误差的计算方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种精密测距模拟器测距精度标校装置，解决了精密测距模拟器测距精度的标定问题，同样适用于塔康模拟器测距精度的标校。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种精密测距模拟器测距精度标校装置，包括计算机、任意波形发生器、矢量信号发生器、示波器、环形器和精密测距模拟器，计算机控制任意波形发生器输出测距询问触发脉冲，测距询问触发脉冲作为示波器的同步信号，同时，触发矢量信号发生器输出L波段测距询问信号，测距询问信号一路输入示波器，另一路经功率放大后，通过环行器为精密测距模拟器提供询问信号；精密测距模拟器输出的测距应答信号经环行器接入示波器，示波器对矢量信号发生器输出的测距询问信号和精密测距模拟器输出的测距应答信号进行Hilbert变换，得到测距询问信号和测距应答信号的包络，将测距询问信号中第一个脉冲包络的半幅度点时间和测距应答信号中第一个脉冲包络半幅度点的时间间隔存储在计算机，该时间间隔减去精密测距模拟器的固定延时，同时补偿询问信号与精密测距模拟器测试电缆长度差引起的时间延迟，得到精密测距模拟器的模拟距离，与精密测距模拟器标称值比较，得到精密测距模拟器的测距精度。
本发明还提供一种精密测距模拟器测距精度标校方法，包括以下步骤：
1)标定测距询问信号和测距应答信号到达示波器的路径延时差△T；
2)设置测距询问触发脉冲，FA模式触发周期为25ms，IA模式触发周期为 62.5ms；
3)设置精密测距模拟器的模拟距离为D0，D0的最小值为0，最大为精密测距模拟器的最大模拟距离；
4)矢量信号发生器经任意波形发生器触发，输出L波段测距询问信号；
5)精密测距模拟器输出测距应答信号；
6)对测距询问信号和测距应答信号进行Hilbert变换，得到测距询问信号和测距应答信号的包络；
7)获得测距询问信号中第一个脉冲包络的半幅度点时间T1和测距应答信号中第一个脉冲包络的半幅度点的时间T2；
8)计算测距应答信号相对于测距询问信号的延时T＝T2-T1；
9)测距应答信号相对于测距询问信号的延时T减去精密测距模拟器的固定延时T0，同时补偿测距询问信号与测距应答信号带来的测试电缆的长度差引起的时间延迟ΔT，得到精密测距模拟器的模拟距离D＝C×(T2-T1-T0-ΔT)/2，其中：C为电磁波传播速度；
10)计算模拟器的距离模拟单次误差ΔD＝D-D0；
11)重复步骤1)～10)进行若干次测量，剔除奇异值，进行距离滤波，FA模式滤波器的Z域传递函数其中，b0_FA＝0.11111112， a1_FA＝0.777777779；IA模式滤波器的Z域传递函数其中， b0_IA＝0.238095239，a1_IA＝0.523809525；
对于IA模式，测量次数大于960，选取后640个测量结果进行距离滤波；
对于FA模式，测量次数大于1400，选取后400个测量结果进行距离滤波；
12)将上述距离滤波后的数据进行PFE及CMN滤波，FA模式下PFE滤波器的Z 域传递函数其中，b0_FA_PFE＝0.000810143， a1_FA_PFE＝-1.886148009，b1_FA_PFE＝0.001620286，a2_FA_PFE＝0.889388578， b2_FA_PFE＝0.000810143；IA模式下PFE滤波器的Z域传递函数其中，b0_IA_PFE＝0.004657225， a1_IA_PFE＝-1.727024569，b1_IA_PFE＝0.009314449，a2_IA_PFE＝0.745653465， b2_IA_PFE＝0.004657225；FA模式下CMN滤波器的Z域传递函数其中，b0_FA_CMN＝0.99378883，a1_FA_CMN＝-0.98757765；IA 模式下CMN滤波器的Z域传递函数其中， b0_IA_CMN＝0.984615386，a1_IA_CMN＝-0.96923078；得到PFE滤波后的数据ΔDPFE(i)， i＝1,2,...n-1，其中n-1为PFE滤波后的数据个数；CMN滤波后的数据ΔDCMN(i)， i＝1,2,...n，其中n为CMN滤波后的数据个数；
13)计算FA模式下精密测距模拟器的距离误差：
将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间(0,0.1]、(0.1,0.2]、…(εPFE_FA-0.1,εPFE_FA]，εPFE_FA为FA模式PFE距离误差，PFE滤波后的数据ΔDPFE(i)取绝对值，计算其在各个区间的个数依次将作累加，如果且其中 k≤floor(10εPFE_FA)+1，则距离的PFE误差为0.1·mk-1；否则，距离的PFE误差大于εPFE_FA；
将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间(0,0.1]、(0.1,0.2]、…(εCMN_FA-0.1,εCMN_FA]、 (εCMN_FA,εCMN_FA+0.1]，εCMN_FA为FA模式CMN距离误差；将CMN滤波后的数据ΔDCMN(i)取绝对值，计算其在各个区间的个数，依次将作累加，如果且其中k≤floor(10εCMN_FA+1)，则距离的CMN误差为0.1·mk-1；否则，距离的CMN误差大于εCMN_FA；
14)计算IA模式下精密测距模拟器的距离误差：
将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间(0,0.1]、(0.1,0.2]、…(εPFE_IA-0.1,εPFE_IA]，εPFE_IA为IA模式PFE距离误差，PFE滤波后的数据ΔDPFE(i)取绝对值，计算其在各个区间的个数依次将作累加，如果且其中k≤floor(10εPFE_IA+1)，则距离的PFE误差为0.1·mk-1；否则，距离的PFE误差大于εPFE_IA；
将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间(0,0.1]、(0.1,0.2]…(εCMN_IA-0.1,εCMN_IA]、 (εCMN_IA,εCMN_IA+0.1]，εCMN_IA为IA模式CMN距离误差，将CMN滤波后的数据ΔDCMN(i)取绝对值，计算其在各个区间的个数依次将作累加，如果且其中k≤floor(10εCMN_IA+1)，则距离的CMN误差为0.1·mk-1；否则，距离的CMN误差大于εCMN_IA。
本发明的有益效果是：从精密测距原理出发，提出了精密测距模拟器测距精度标校方法及具体校准装置，详细说明了FA、IA模式下，精密测距模拟器PFE、CMN测距精度的标校过程。本发明采用计算机集中控制，基于通用仪器，通过对模拟器输入询问信号和输出应答信号进行直接测量，可对模拟器模拟距离的全量程进行精度标定，具有溯源性好、测量精度高、操作性强的特点，解决了精密测距模拟器测距精度的标定问题。本发明已应用在多型模拟器测距精度指标的标校。
本发明同样适用于塔康模拟器测距精度的标校。
附图说明
精密测距模拟器测距精度校准装置框图。
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。
本发明的技术方案如下：
1.精密测距模拟器测距精度标校装置如图1所示。
通过计算机编程，任意波形发生器输出校准装置所需的测距询问触发脉冲，其中，FA模式(Final approach mode，最终进场模式)的触发频率为40Hz，IA模式(Initalapproach mode，初始进场模式)的触发频率为16Hz，这里，询问触发信号一方面作为示波器的同步信号，也就是作为示波器测距询问信号和模拟器测距应答信号的时间基准，另一方面触发矢量信号发生器输出L波段测距询问信号；由任意波形发生器触发，矢量信号发生器输出的测距询问信号一路用于示波器测距询问信号的采集，另一路经功率放大，通过环行器为模拟器提供询问信号。
模拟器输出的测距应答信号经环行器接入示波器，示波器利用math功能，对矢量信号发生器输出的测距询问信号和模拟器输出的测距应答信号进行Hilbert变换，得到询问信号和模拟器输出测距应答信号的包络。
示波器将测量得到的测距询问信号中第一个脉冲包络的半幅度点时间和模拟器应答信号中第一个脉冲包络半幅度点的时间间隔，经路由器存储在计算机，该时间值减去模拟器的固定延时，同时补偿校准装置中询问信号与模拟器测试电缆长度差引起的时间延迟，得到模拟器的模拟距离，经多次测量，并与模拟器标称值比较，分别通过FA、IA模式的PFE(Path following error，航迹跟随误差)、CMN(Control motion noise，控制运动噪声)滤波器，经过相应计算，即得到模拟器在FA、IA模式下的PFE、CMN 测距精度。
这里，根据模拟器接收测距询问信号的动态范围选择适当的功率放大器。
2.标定从矢量信号发生器发出询问信号与模拟器输出应答信号到达示波器的路径延时差△T。
3.任意波形发生器的设置
任意波形发生器用于产生询问触发信号，FA模式触发周期为25ms，IA模式触发周期为62.5ms。询问触发信号一路接入示波器通道3(CH3)，使示波器同步于通道3，作为测距询问信号和模拟器测距应答信号的时间基准，另一路触发矢量信号发生器输出L波段测距询问脉冲。
4.设置精密测距模拟器模拟距离为D0(D0的最小值为0，最大为模拟器的最大模拟距离)。
5.矢量信号发生器经任意波形发生器触发，输出的L波段测距询问信号，一路经放大，通过环行器为模拟器提供测距询问信号，另一路接到示波器的通道1(CH1)，用于示波器测距询问信号的采集。
6.模拟器输出的测距应答信号经环行器接入示波器通道2(CH2)。
7.利用示波器的math功能，对通道1(CH1)的询问信号和通道2(CH2)模拟器输出的测距应答信号进行Hilbert变换，得到询问信号和模拟器输出测距应答信号的包络。
8.通过计算机控制，示波器测量询问信号中第一个脉冲包络的半幅度点时间T1和模拟器应答信号中第一个脉冲包络的半幅度点的时间T2，时间测量值T1、T2通过路由器存储在计算机中。
9.计算应答信号相对于询问信号的延时T＝T2-T1。
10.应答信号相对于询问信号的延时T减去模拟器的固定延时T0，同时补偿询问信号与模拟器应答信号带来的测试电缆的长度差引起的时间延迟ΔT，经时间-距离转换，得到模拟器的模拟距离计算模拟器模拟距离：D＝C×(T2-T1-T0-ΔT)/2。
其中：C为电磁波传播速度；
T0为精密测距模拟器所在不同编码方式和工作模式的固定延时，参见表1。
表1精密测距模拟器在不同编码方式和工作模式的固定延时
11.计算模拟器的距离模拟单次误差:ΔD＝D-D0。
12.经多次测量，剔除奇异值，进行距离滤波。
·FA模式滤波器的Z域传递函数为：
其中：b0_FA＝0.11111112，a1_FA＝0.777777779
·IA模式滤波器的Z域传递函数为：
其中：b0_IA＝0.238095239，a1_IA＝0.523809525
13.确定用于标校测距精度的数据
对于IA模式，询问频率为16Hz，并且，评价IA模式测距误差的时间为40秒，同时考虑到测距数据经过滤波器需要有渐进稳定的过程，测量次数应大于960个，选取用于320个点之后的640个点进行测距PFE误差的计算。
对于FA模式，询问频率为40Hz，并且，评价FA模式测距误差的时间为10秒，测量次数应大于1400个，考虑到测距数据经过滤波器需要有稳定的过程，选取用于 1000个点之后的400个点进行测距PFE误差的计算。
14.将上述滤波后的数据，进行PFE及CMN滤波，滤波器的传递函数和系数如下：
·PFE滤波器的Z域传递函数
√FA模式
其中：b0_FA_PFE＝0.000810143 a1_FA_PFE＝-1.886148
b1_FA_PFE＝0.001620286 a2_FA_PFE＝0.889388
b2_FA_PFE＝0.000810143
√IA模式
其中：b0_IA_PFE＝0.004657225 a1_IA_PFE＝-1.727024
b1_IA_PFE＝0.009314449 a2_IA_PFE＝0.745653
b2_IA_PFE＝0.004657225
·CMN滤波器的Z域传递函数
√FA模式
其中：b0_FA_CMN＝0.99378883；a1_FA_CMN＝-0.98757765
√IA模式
其中：b0_IA_CMN＝0.984615386；a1_IA_CMN＝-0.96923078
PFE滤波后的数据为：ΔDPFE(i)，i＝1,2,...n-1，其中n-1为PFE滤波后的数据个数；CMN滤波后的数据为：ΔDCMN(i)，i＝1,2,...n，其中n为CMN滤波后的数据个数。
15.根据模拟器的技术规范，FA模式PFE距离误差为εPFE_FA，CMN距离误差为εCMN_FA，IA模式PFE距离误差为εPFE_IA，CMN距离误差为εCMN_IA。
16.计算模拟器FA模式的距离误差
·PFE距离误差
√将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间：(0,0.1]、 (0.1,0.2]…(εPFE_FA-0.1,εPFE_FA]，PFE滤波后的数据ΔDPFE(i)， (i＝m,m+1,...n-1)，取绝对值，计算其在相应区间的个数，对于FA模式 m＝1000，如表2所示：
表2 PFE滤波后数据区间划分及在每个区间的数量
注：floor为向下取整运算，例如，floor(3.2)＝3。
√计算距离的PFE误差
依次将作累加，并计算，如果且其中k≤floor(10εPFE_FA+1)，则距离的PFE误差为0.1·mk-1；否则，距离的PFE误差大于εPFE_FA。
·CMN距离误差
√将距离以0.1m为间隔划分区间：(0,0.1]、 (0.1,0.2]…(εCMN_FA-0.1,εCMN_FA]、(εCMN_FA,εCMN_FA+0.1]。
√将CMN滤波后的数据ΔDCMN(i)，(i＝m,m+..1.,n)，取绝对值，计算其在相应区间的个数，对于FA模式m＝1000，如表3所示：
表3 CMN滤波后数据区间划分及在每个区间的数量
√计算距离的CMN误差
依次将作累加，并计算，如果且其中k≤floor(10εCMN_FA+1)，则距离的CMN误差为0.1·mk-1；否则，距离的CMN误差大于εCMN_FA。
17.计算模拟器IA模式的距离误差
·PFE距离误差
√将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间：(0,0.1]、 (0.1,0.2]…(εPFE_IA-0.1,εPFE_IA]，PFE滤波后的数据ΔDPFE(i)， (i＝m,m+1,...n-1)，取绝对值，计算其在相应区间的个数，对于IA模式 m＝320，如表4所示：
表4 PFE滤波后数据区间划分及在每个区间的数量
注：floor为向下取整运算，例如，floor(3.2)＝3。
√计算距离的PFE误差
依次将作累加，并计算，如果且其中k≤floor(10εPFE_IA+1)，则距离的PFE误差为0.1·mk-1；否则，距离的PFE误差大于εPFE_IA。
·CMN距离误差
√将距离以0.1m为间隔划分区间：(0,0.1]、 (0.1,0.2]…(εCMN_IA-0.1,εCMN_IA]、(εCMN_IA,εCMN_IA+0.1]。
√将CMN滤波后的数据ΔDCMN(i)，(i＝m,m+..1.,n)，取绝对值，计算其在相应区间的个数，对于IA模式m＝320，如表5所示：
表5 CMN滤波后数据区间划分及在每个区间的数量
√计算距离的CMN误差
依次将作累加，并计算，如果且其中k≤floor(10εCMN_IA+1)，则距离的CMN误差为0.1·mk-1；否则，距离的CMN误差大于εCMN_IA。
注：可通过设置模拟器的波道和距离参数，测量模拟器在不同波道和距离下的测距精度；同时，通过设置校准系统询问脉冲的类型，可测量模拟器FA、IA模式下的距离精度。
本发明的基本思想如下：询问器发出成对的询问脉冲，模拟器接收后，首先进行译码，经过一定延时，输出应答脉冲对，通过示波器测量询问脉冲与模拟器输出应答信号之间的时间差，同时减去模拟器的固定时延，便可标定出模拟器的模拟输出距离，计算公式如下：
T：询问器输出询问信号与模拟器输出应答信号的时间间隔；
T0：模拟器的固定延时；
C：无线电传播速度，等于3×108m/s。
示波器标定出模拟器的输出距离D0与模拟器设置的距离D之差，即：ΔD＝D0-D，通过相应的滤波器，就可得到模拟器距离模拟的PFE、CMN误差。
本发明实施例的标校步骤如下：
步骤一：构建精密测距模拟器测距精度标校环境，如图1所示，其中根据模拟器接收测距询问信号的动态范围选择适当的功率放大器。
步骤二：标定从矢量信号发生器发出询问信号与模拟器输出应答信号到达示波器的路径延时差△T
如图1所示，模拟器应答脉冲比矢量信号发生器输出询问脉冲所经过的电缆长度差为：ΔL＝L2+2·L3+L4+L5-L1
则矢量信号发生器发出询问信号与模拟器输出应答信号到达示波器输入的路径延时差为：其中：C为无线电传播速度，等于3×108m/s。
步骤三：任意波形发生器产生询问触发信号，脉冲宽度为2μs，FA模式脉冲周期为25ms，IA模式脉冲周期为62.5ms。询问触发信号一路接入示波器通道3(CH3)，使示波器通道1(CH1)、通道2(CH2)同步于通道3，作为测距询问信号和模拟器测距应答信号的触发基准，另一路触发矢量信号发生器输出L波段测距询问脉冲。
步骤四：设置精密测距模拟器模拟距离为D0(D0的最小值为0，最大值为模拟器的最大模拟距离)
步骤五：矢量信号发生器经任意波形发生器触发，输出的L波段测距询问信号，一路通过环行器为模拟器提供询问信号，另一路接到示波器通道1(CH1)，用于示波器测距询问信号的采集。
步骤六：模拟器输出的测距应答信号经环行器接入示波器通道2(CH2)。
步骤七：利用数字示波器的math功能，对通道1(CH1)的询问信号和通道2(CH2) 模拟器输出的测距应答信号进行Hilbert变换，得到询问信号和模拟器输出测距应答信号的包络。
注：Hilbert变换是一种将时域实信号变为时域解析信号的方法，Hilbert变换所得的解析信号的实部是实信号本身，虚部是实信号的Hilbert变换，而解析信号的幅值便是实信号的包络。
步骤八：通过计算机控制，数字示波器测量测距询问信号中第一个脉冲包络的半幅度点时间T1和模拟器应答信号中第一个脉冲包络的半幅度点的时间T2，时间测量值T1、T2通过路由器存储在计算机中。
步骤九：计算应答信号相对于询问信号的延时T＝T2-T1
步骤十：应答信号相对于询问信号的延时T减去模拟器的固定延时T0，同时补偿询问信号与模拟器应答信号带来的测试电缆的长度差引起的时间延迟ΔT，经时间-距离转换，得到模拟器的模拟距离计算模拟器模拟距离：
D＝C×(T2-T1-T0-ΔT)/2
其中：C为电磁波传播速度；
T0为精密测距模拟器所在不同编码方式及工作模式的固定延时，参
见表2。
步骤十一：计算模拟器的距离模拟单次误差:ΔD＝D-D0
步骤十二：经多次测量，剔除奇异值，进行距离滤波
·FA模式滤波器的Z域传递函数为：
其中：b0_FA＝0.11111112，a1_FA＝0.777777779
·IA模式滤波器的Z域传递函数为：
其中：b0_IA＝0.238095239，a1_IA＝0.523809525
步骤十三：确定用于计算测距精度的数据
对于IA模式，询问频率为16Hz，并且，评价IA模式测距误差的时间为40秒，同时考虑到滤波器需要有稳定的过程，选取用于320个点之后的640个点进行测距PFE 误差的计算。
对于FA模式，询问频率为40Hz，并且，评价FA模式测距误差的时间为10秒，同时考虑到滤波器需要有稳定的过程，，选取用于1000个点之后的400个点进行测距 PFE误差的计算。
步骤十四：将上述滤波后的数据，进行PFE及CMN滤波，滤波器的传递函数和系数如下：
·PFE滤波器的Z域传递函数
√FA模式
其中：b0_FA_PFE＝0.000810143 a1_FA_PFE＝-1.886148
b1_FA_PFE＝0.001620286 a2_FA_PFE＝0.889388
b2_FA_PFE＝0.000810143
√IA模式
其中：b0_IA_PFE＝0.004657225 a1_IA_PFE＝-1.727024
b1_IA_PFE＝0.009314449 a2_IA_PFE＝0.745653
b2_IA_PFE＝0.004657225
·CMN滤波器的Z域传递函数
√FA模式
其中：b0_FA_CMN＝0.99378883；a1_FA_CMN＝-0.98757765
√IA模式
其中：b0_IA_CMN＝0.984615386；a1_IA_CMN＝-0.96923078
PFE滤波后的数据为：ΔDPFE(i)，i＝1,2,...n-1，其中n-1为PFE滤波后的数据个数；CMN滤波后的数据为：ΔDCMN(i)，i＝1,2,...n，其中n为CMN滤波后的数据个数。
步骤十五：根据模拟器的技术规范，FA模式PFE距离误差为εPFE_FA，CMN距离误差为εCMN_FA；IA模式PFE距离误差为εPFE_IA，CMN距离误差为εCMN_IA。
步骤十六：计算模拟器FA模式的距离误差
·PFE距离误差
√将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间：(0,0.1]、 (0.1,0.2]…(εPFE_FA-0.1,εPFE_FA]，PFE滤波后的数据ΔDPFE(i)， (i＝m,m+1,...n-1)，取绝对值，计算其在相应区间的个数，对于FA模式 m＝1000，如表2所示。
√计算距离的PFE误差
依次将作累加，并计算，如果且其中k≤floor(10εPFE_FA+1)，则距离的PFE误差为0.1·mk-1；否则，距离的PFE误差大于εPFE_FA。
·CMN距离误差
√将距离以0.1m为间隔划分区间：(0,0.1]、 (0.1,0.2]…(εCMN_FA-0.1,εCMN_FA]、(εCMN_FA,εCMN_FA+0.1]。
√将CMN滤波后的数据ΔDCMN(i)，(i＝m,m+..1.,n)，取绝对值，计算其在相应区间的个数，对于FA模式m＝1000，如表3所示。
√计算距离的CMN误差
依次将作累加，并计算，如果且其中k≤floor(10εCMN_FA+1)，则距离的CMN误差为0.1·mk-1；否则，距离的CMN误差大于εCMN_FA。
步骤十七：计算模拟器IA模式的距离误差
·PFE距离误差
√将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间：(0,0.1]、 (0.1,0.2]…(εPFE_IA-0.1,εPFE_IA]，PFE滤波后的数据ΔDPFE(i)， (i＝m,m+1,...n-1)，取绝对值，计算其在相应区间的个数，对于IA模式 m＝320，如表4所示。
√计算距离的PFE误差
依次将作累加，并计算，如果且其中k≤floor(10εPFE_IA+1)，则距离的PFE误差为0.1·mk-1；否则，距离的PFE误差大于εPFE_IA。
·CMN距离误差
√将距离以0.1m为间隔划分区间：(0,0.1]、 (0.1,0.2]…(εCMN_IA-0.1,εCMN_IA]、(εCMN_IA,εCMN_IA+0.1]。
√将CMN滤波后的数据ΔDCMN(i)，(i＝m,m+..1.,n)，取绝对值，计算其在相应区间的个数，对于IA模式m＝320，如表5所示。
√计算距离的CMN误差
依次将作累加，并计算，如果且其中k≤floor(10εCMN_IA+1)，则距离的CMN误差为0.1·mk-1；否则，距离的CMN误差大于εCMN_IA。

Claims (2)

1.一种精密测距模拟器测距精度标校装置，其特征在于：
所述精密测距模拟器测距精度标校装置包括计算机、任意波形发生器、矢量信号发生器、示波器、环形器和精密测距模拟器，计算机控制任意波形发生器输出测距询问触发脉冲，测距询问触发脉冲作为示波器的同步信号，同时，触发矢量信号发生器输出L波段测距询问信号，测距询问信号一路输入示波器，另一路经功率放大后，通过环行器为精密测距模拟器提供询问信号；精密测距模拟器输出的测距应答信号经环行器接入示波器，示波器对矢量信号发生器输出的测距询问信号和精密测距模拟器输出的测距应答信号进行Hilbert变换，得到测距询问信号和测距应答信号的包络，将测距询问信号中第一个脉冲包络的半幅度点时间和测距应答信号中第一个脉冲包络半幅度点的时间间隔存储在计算机，该时间间隔减去精密测距模拟器的固定延时，同时补偿询问信号与精密测距模拟器测试电缆长度差引起的时间延迟，得到精密测距模拟器的模拟距离，与精密测距模拟器标称值比较，得到精密测距模拟器的测距精度。
2.一种利用权利要求1所述装置的精密测距模拟器测距精度标校方法，其特征在于包括下述步骤：
1)标定测距询问信号和测距应答信号到达示波器的路径延时差△T；
2)设置测距询问触发脉冲，FA模式触发周期为25ms，IA模式触发周期为62.5ms；
3)设置精密测距模拟器的模拟距离为D0，D0的最小值为0，最大为精密测距模拟器的最大模拟距离；
4)矢量信号发生器经任意波形发生器触发，输出L波段测距询问信号；
5)精密测距模拟器输出测距应答信号；
6)对测距询问信号和测距应答信号进行Hilbert变换，得到测距询问信号和测距应答信号的包络；
7)获得测距询问信号中第一个脉冲包络的半幅度点时间T1和测距应答信号中第一个脉冲包络的半幅度点的时间T2；
8)计算测距应答信号相对于测距询问信号的延时T＝T2-T1；
9)测距应答信号相对于测距询问信号的延时T减去精密测距模拟器的固定延时T0，同时补偿测距询问信号与测距应答信号带来的测试电缆的长度差引起的时间延迟ΔT，得到精密测距模拟器的模拟距离D＝C×(T2-T1-T0-ΔT)/2，其中：C为电磁波传播速度；
10)计算模拟器的距离模拟单次误差ΔD＝D-D0；
11)重复步骤1)～10)进行若干次测量，剔除奇异值，进行距离滤波，FA模式滤波器的Z域传递函数其中，b0_FA＝0.11111112，a1_FA＝0.777777779；IA模式滤波器的Z域传递函数其中，b0_IA＝0.238095239，a1_IA＝0.523809525；
对于IA模式，测量次数大于960，选取后640个测量结果进行距离滤波；
对于FA模式，测量次数大于1400，选取后400个测量结果进行距离滤波；
12)将上述距离滤波后的数据进行PFE及CMN滤波，FA模式下PFE滤波器的Z域传递函数其中，b0_FA_PFE＝0.000810143，a1_FA_PFE＝-1.886148009，b1_FA_PFE＝0.001620286，a2_FA_PFE＝0.889388578，b2_FA_PFE＝0.000810143；IA模式下PFE滤波器的Z域传递函数其中，b0_IA_PFE＝0.004657225，a1_IA_PFE＝-1.727024569，b1_IA_PFE＝0.009314449，a2_IA_PFE＝0.745653465，b2_IA_PFE＝0.004657225；FA模式下CMN滤波器的Z域传递函数其中，b0_FA_CMN＝0.99378883，a1_FA_CMN＝-0.98757765；IA模式下CMN滤波器的Z域传递函数其中，b0_IA_CMN＝0.984615386，a1_IA_CMN＝-0.96923078；得到PFE滤波后的数据ΔDPFE(i)，i＝1,2,...n-1，其中n-1为PFE滤波后的数据个数；CMN滤波后的数据ΔDCMN(i)，i＝1,2,...n，其中n为CMN滤波后的数据个数；
13)计算FA模式下精密测距模拟器的距离误差：
将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间(0,0.1]、(0.1,0.2]、…(εPFE_FA-0.1,εPFE_FA]，εPFE_FA为FA模式PFE距离误差，PFE滤波后的数据ΔDPFE(i)取绝对值，计算其在各个区间的个数依次将作累加，如果且其中k≤floor(10εPFE_FA)+1，则距离的PFE误差为0.1·mk-1；否则，距离的PFE误差大于εPFE_FA；
将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间(0,0.1]、(0.1,0.2]、…(εCMN_FA-0.1,εCMN_FA]、(εCMN_FA,εCMN_FA+0.1]，εCMN_FA为FA模式CMN距离误差；将CMN滤波后的数据ΔDCMN(i)取绝对值，计算其在各个区间的个数，依次将作累加，如果且其中k≤floor(10εCMN_FA+1)，则距离的CMN误差为0.1·mk-1；否则，距离的CMN误差大于εCMN_FA；
14)计算IA模式下精密测距模拟器的距离误差：
将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间(0,0.1]、(0.1,0.2]、…(εPFE_IA-0.1,εPFE_IA]，εPFE_IA为IA模式PFE距离误差，PFE滤波后的数据ΔDPFE(i)取绝对值，计算其在各个区间的个数依次将作累加，如果且其中k≤floor(10εPFE_IA+1)，则距离的PFE误差为0.1·mk-1；否则，距离的PFE误差大于εPFE_IA；
将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间(0,0.1]、(0.1,0.2]…(εCMN_IA-0.1,εCMN_IA]、(εCMN_IA,εCMN_IA+0.1]，εCMN_IA为IA模式CMN距离误差，将CMN滤波后的数据ΔDCMN(i)取绝对值，计算其在各个区间的个数依次将作累加，如果且其中k≤floor(10εCMN_IA+1)，则距离的CMN误差为0.1·mk-1；否则，距离的CMN误差大于εCMN_IA。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112986716B (zh) * 2021-01-22 2024-08-20 中国人民解放军63892部队 一种基于pxi总线架构的电磁环境模拟器
CN113679366A (zh) * 2021-08-19 2021-11-23 上海市计量测试技术研究院 血压模拟器性能测试装置及方法
CN115047445A (zh) * 2022-08-17 2022-09-13 四川九洲空管科技有限责任公司 一种基于随机应答延时的敌我识别解交织方法及系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2600611B2 (ja) * 1994-06-21 1997-04-16 日本電気株式会社 スペクトル低減装置
CN102829797B (zh) * 2012-08-22 2015-04-15 广州航新航空科技股份有限公司 一种基于pxi合成仪器的塔康模拟器
CN103308928B (zh) * 2013-05-24 2015-05-20 北京东方计量测试研究所 卫星导航信号模拟器伪距精度测量系统
CN104714207B (zh) * 2014-12-10 2017-04-12 中国电子科技集团公司第二十研究所 塔康信标模拟器测距应答概率实现方法

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