CN108490460A - 基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法，本发明建立起统一的数据服务和数据标准，自动化测试子系统将海量大数据、标定数据和评估标准有机结合在一起，同一典型场景可进行多次测试任务的设置，可选择一个或多个场景，自动化控制回放系统和数据服务系统，通过预先设定测试任务，将所选择数据下载到本地回放系统中，自动连接待测GNSS接收机和回放测试系统，实现无人值守测试和室内操作以模拟户外现场道路实采数据的测试工作，多次重复使用同一典型场景数据，实现海量大数据的重复利用，重复评估不同典型场景下的GNSS接收机性能和精度指标。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法。
背景技术
随着全球卫星导航系统(GNSS)的不断发展，卫星导航系统已成为获取位置和时间的主要手段，特别是北斗系统的发展促进了各类GNSS接收机的不断涌现。GNSS接收机的快速市场化对GNSS接收机的测试需求也日趋紧迫。同时，高可靠高精度的GNSS接收机也是未来的发展方向，要实现高可靠高精度的连续稳定定位，就迫切需要将接收机放置于各种复杂的应用环境下进行海量测试，以进行各项性能分析。
针对接收机的测试，传统的测试方法有两种，有基于现场道路实采信号的测试方法和基于理想卫星信号模拟器的测试方法。这两种测试方法各有其优缺点：基于现场道路实采信号的测试方法，采集的信号来自于真实的场景环境内，具有复杂性和不可重复性，真实地反映了接收机的性能，但其测试周期长、成本高昂、覆盖率低，测试的自动化程度更低，缺乏系统化、智能化的测试评估技术；基于理想卫星信号模拟器的测试方法，由于测试信号、场景以及载体动态的定义往往过于理想化，不能真实有效地反映接收机实际的使用效果，也无法满足真实应用环境下的产品性能大覆盖率测试的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法，能够解决现有测试方法测试周期长、成本高昂、覆盖率低，测试的自动化程度更低，缺乏系统化、智能化的测试评估技术，或不能真实有效地反映接收机实际的使用效果，也无法满足真实应用环境下的产品性能大覆盖率测试要求的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法，包括：
建立基于真实典型场景数据的卫星导航信号中频数据库和标定数据文件；
自动化测试子系统从所述卫星导航信号中频数据库内选择某一或多个场景的卫星中频信号数据，导入回放设备内；
所述回放设备将所述导入的卫星中频信号数据逐一上变频为供被测卫星导航接收机终端接收的导航信号；
被测卫星导航接收机终端根据接收的导航信号得到定位结果；
将所述被测卫星导航接收机终端的定位结果和所述标定数据文件中的标定数据进行对比，自动评估所述被测卫星导航接收机终端的各项性能，以得到所述被测卫星导航接收机终端的测试报告。
进一步的，在上述方法中，建立基于真实典型场景数据的卫星导航信号中频数据库和标定数据文件，包括：
卫星中频信号采集仪采用一分二信号功分器将导航天线接收的卫星信号均等地分配给中频信号采集器和高精度轨迹标定设备；
中频信号采集器根据分配得到的卫星信号，建立基于真实典型场景数据的卫星导航信号中频数据库；
高精度轨迹标定设备根据分配得到的卫星信号，建立标定数据文件。
进一步的，在上述方法中，高精度轨迹标定设备根据分配得到的卫星信号，建立标定数据文件，包括：
高精度轨迹标定设备为高精度差分惯性组合导航设备，所述高精度差分惯性组合导航设备根据分配得到的卫星信号，采集高精度静态或者动态轨迹数据，保存高精度静态和动态轨迹数据，包括高精度卫星定位信号和高精度惯性导航信号；
所述高精度差分惯性组合导航设备对保存高精度静态和动态轨迹数据进行解算和处理，以建立标定数据文件。
进一步的，在上述方法中，中频信号采集器根据分配得到的卫星信号，建立基于真实典型场景数据的卫星导航信号中频数据库，包括：
所述中频信号采集器根据分配得到的卫星信号中中频导航数据进行分析处理，划分为不同维度的典型导航场景，定义各类场景数据。
进一步的，在上述方法中，自动化测试子系统从所述卫星导航信号中频数据库内选择某一或多个场景的卫星中频信号数据，导入回放设备内，包括：
自动化测试子系统中的数据管理模块，读取所述卫星导航信号中频数据库内某一或多个场景的卫星中频信号数据。
进一步的，在上述方法中，自动化测试子系统中的数据管理模块，读取所述卫星导航信号中频数据库内某一或多个场景的卫星中频信号数据之后，包括：
自动化测试子系统中的接收机管理模块，通过串口命令沟通所述被测卫星导航接收机终端，以进行参数配置和管理。
进一步的，在上述方法中，自动化测试子系统中的接收机管理模块，通过串口命令沟通所述被测卫星导航接收机终端，以进行参数配置和管理之后，包括：
自动化测试子系统中的回放控制模块结合远程回放系统，将选择的某一或多个场景的卫星中频信号数据导入回放设备内。
与现有技术相比，本发明建立起统一的数据服务和数据标准，自动化测试子系统将海量大数据、标定数据和评估标准有机结合在一起，同一典型场景可进行多次测试任务的设置，可选择一个或多个场景，自动化控制回放系统和数据服务系统，通过预先设定测试任务，将所选择数据下载到本地回放系统中，自动连接待测GNSS接收机和回放测试系统，实现无人值守测试和室内操作以模拟户外现场道路实采数据的测试工作，多次重复使用同一典型场景数据，实现海量大数据的重复利用，重复评估不同典型场景下的GNSS接收机性能和精度指标。
附图说明
图1是本发明一实施例的基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法，包括：
步骤S1，建立基于真实典型场景数据的卫星导航信号中频数据库和标定数据文件；
步骤S2，自动化测试子系统从所述卫星导航信号中频数据库内选择某一或多个场景的卫星中频信号数据，导入回放设备内；
步骤S3，所述回放设备将所述导入的卫星中频信号数据逐一上变频为供被测卫星导航接收机终端(GNSS接收机)接收的导航信号；
步骤S4，被测卫星导航接收机终端根据接收的导航信号得到定位结果；
步骤S5，将所述被测卫星导航接收机终端的定位结果和所述标定数据文件中的标定数据进行对比，自动评估所述被测卫星导航接收机终端的各项性能，以得到所述被测卫星导航接收机终端的测试报告。
在此，为了克服以上现有的两种GNSS接收机测试方法的一些缺点，同时，顺应市场的需求，本发明提出了针对GNSS接收机测试的新系统新方法---一种基于卫星导航真实典型场景中频信号数据的卫星导航接收机自动化测试系统。本发明建立起基于真实典型场景数据的卫星导航信号中频数据库，自动化测试子系统从所述卫星导航信号中频数据库内选择某一或多个场景的卫星中频信号数据，导入回放设备内，回放设备将所述导入的卫星中频信号数据逐一上变频为供被测卫星导航接收机终端接收的导航信号，引入事先建立起来的标定数据文件，通过被测卫星导航接收机终端的定位结果和标定数据对比，完成对被测GNSS接收机的测试，提供参考性的测试报告。
该测试系统是现有GNSS接收机测试方法的一种有效补充，可适用于多个典型场景和各类复杂场景，相比惯用的GNSS接收机测试方法而言，典型场景重复多次使用，并且可测试各类复杂场景，节省大量成本。
本发明的主要作用是：通过真实典型场景的卫星导航信号数据的重复使用，可实现室内模拟室外典型场景的实验条件和实验方法，实现GNSS接收机的典型场景下的测试，并自动生成相应的接收机测试报告。
本发明的主要特点是：建立真实典型场景数据的卫星导航信号中频数据库，其中的典型场景中频信号数据和标定数据文件可重复使用，自动化测试子系统控制整个测试流程，实现自动化和智能化测试，针对某一接收机和某一典型场景，重复测试，给出对应的测试报告。
本发明的应用效果是：使用该测试系统，可提供基于真实典型场景的虚拟测试、大数据自动化测试和远程测试结合在一起的综合虚拟测试技术，周期短、效率高，构建起一套完整地自动化和智能化测试环境与系统。
本发明的基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法一实施例中，步骤S1，建立基于真实典型场景数据的卫星导航信号中频数据库和标定数据文件，包括：
卫星中频信号采集仪采用一分二信号功分器将导航天线接收的卫星信号均等地分配给中频信号采集器和高精度轨迹标定设备；
中频信号采集器根据分配得到的卫星信号，建立基于真实典型场景数据的卫星导航信号中频数据库；
高精度轨迹标定设备根据分配得到的卫星信号，建立标定数据文件，以使卫星中频信号数据和后续定义的标定数据可同步于某一具体的场景内。
本发明的基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法一实施例中，高精度轨迹标定设备根据分配得到的卫星信号，建立标定数据文件，包括：
高精度轨迹标定设备为高精度差分惯性组合导航设备，所述高精度差分惯性组合导航设备根据分配得到的卫星信号，采集高精度静态或者动态轨迹数据，保存高精度静态和动态轨迹数据，包括高精度卫星定位信号和高精度惯性导航信号；
所述高精度差分惯性组合导航设备对保存高精度静态和动态轨迹数据进行解算和处理，以建立标定数据文件。
本发明的基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法一实施例中，中频信号采集器根据分配得到的卫星信号，建立基于真实典型场景数据的卫星导航信号中频数据库，包括：
所述中频信号采集器根据分配得到的卫星信号中中频导航数据进行分析处理，划分为不同维度的典型导航场景，定义各类场景数据。
本发明的基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法一实施例中，步骤S2，自动化测试子系统从所述卫星导航信号中频数据库内选择某一或多个场景的卫星中频信号数据，导入回放设备内，包括：
自动化测试子系统中的数据管理模块，读取所述卫星导航信号中频数据库内某一或多个场景的卫星中频信号数据。
本发明的基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法一实施例中，自动化测试子系统中的数据管理模块，读取所述卫星导航信号中频数据库内某一或多个场景的卫星中频信号数据之后，包括：
自动化测试子系统中的接收机管理模块，通过串口命令沟通所述被测卫星导航接收机终端，以进行参数配置和管理。
本发明的基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法一实施例中，自动化测试子系统中的接收机管理模块，通过串口命令沟通所述被测卫星导航接收机终端，以进行参数配置和管理之后，包括：
自动化测试子系统中的回放控制模块结合远程回放系统，将选择的某一或多个场景的卫星中频信号数据导入回放设备内。
为了完成对被测GNSS接收机性能的测试和评估，该自动化测试系统包括以下几个部分：
1)卫星中频信号采集仪，这与高精度轨迹标定设备并行的采集系统：采用信号功分器将导航天线接收的卫星信号均等地分配给中频信号采集器和高精度轨迹标定设备，使卫星中频信号数据和后续定义的标定数据可同步于某一具体的场景内。
导航中频信号采集器采集卫星导航中频信号数据，将采集的数据存入真实典型场景数据库内。
2)高精度轨迹标定设备
高精度轨迹标定设备为高精度差分惯性组合导航设备，所述高精度差分惯性组合导航设备根据分配得到的卫星信号，采集高精度静态或者动态轨迹数据，保存高精度静态和动态轨迹数据，包括高精度卫星定位信号和高精度惯性导航信号。
采集后的定位数据经过事后的解算和处理，作为后续工作的标定数据文件，也是后续对被测接收机测试的对比标准和评估参量。
3)面向GNSS卫星导航信号的真实典型场景数据库
将采集后的中频导航数据进行分析处理，划分为不同维度的典型导航场景，定义各类场景数据。
定义标定数据文件格式，建立起评估参量的标准数据文件。
定义测试服务应用的数据存储格式和交换格式，将描述的文件分为两大类：数据文件和格式说明文件，通过这两个文件说明每一种卫星导航信号数据。每一种卫星导航信号数据包含以下几种信息：
(1)数字中频信息；
(2)辅助导航信息；
(3)高精度导航标定信息；
(4)原中频数据格式说明信息。
根据场景数据的分类，将每一次真实场景所采集的数据进行处理与分析，通过同一的(唯一的)文件名命名规则联系起来，每个文件命名的开头都是完全相同的命名字符串。而文件命名遵循唯一的明晰的规则进行命名，通过命名可明确理解该数据的概要信息。
经过定义、命名和处理后的所采集的卫星导航中频信号数据和标定数据，作为真实典型场景数据库的数据来源，存入真实典型场景数据库内。
4)卫星中频信号回放设备
在硬件的基础上，实现高保真导航信号回放设备远程控制系统，远程控制卫星中频信号回放设备原始采集到的卫星导航中频数字信号回放，被测GNSS接收机天线接收回放信号数据。
5)自动化测试子系统
分析测试任务所需要的各类数据，将自动化测试系统分为四大架构模块：数据管理模块、接收机管理模块、回放控制模块和测试评估模块。
建构数据管理模块，管理和读取典型场景数据库数据；接收机管理模块，通过串口命令沟通待测GNSS接收机，对待测GNSS接收机进行配置参数和管理各类接收机，实现不同接收机配置各自对应的配置信息和管理；实现回放控制模块，结合远程回放系统，远程控制回放设备；测试评估模块则控制测试结果的输出和评估结果的生成。
采用测试步骤的逐步控制，实现四个模块的流程控制，完成自动化测试的目的和任务。
本系统的测试流程控制：测试任务开始前，按照测试计划可通过数据管理模块，选定需要回放测试的数据；选定数据后，通过接收机管理模块，选择待测GNSS接收机，并进行接收机参数配置和连接接收机；下一步，远程控制卫星中频信号回放设备，自动下载需要测试的卫星信号数据到回放设备的硬盘内，控制回放设备开始回放所选用的卫星中频信号数据；中途可根据需要暂停回放或者结束回放，也可重新开始回放卫星中频信号数据；回放完成后，评估模块调用真实典型场景数据库内的标定数据，完成对被测导航接收机的性能评估和评估报告。
详细的，本发明提供了一种基于典型场景数据的虚拟测试系统技术，其包括一下几个步骤，见图1接收机自动测试系统流程：
1)采用一分二信号功分器将导航天线接收的卫星信号均等地通过馈线分配给中频信号采集器和高精度轨迹标定设备，使卫星中频信号数据和后续定义的标定数据同步于某一具体的场景内，维护信号的对等；
2)导航中频信号采集器采集卫星导航中频信号数据，将采集的数据存入真实典型场景数据库内；
3)定义各类场景数据，将采集后的中频导航数据进行分析处理，进行标注说明等，划分为不同维度的典型导航场景，形成不同地区、不同天气、不同运动状态和不同电参数下的各类典型场景数据；
4)高精度差分惯性组合导航设备采集高精度静态或者动态轨迹数据，保存高精度静态和动态轨迹数据，包括高精度卫星定位信号和高精度惯性导航信号。高精度GNSS接收机与高精度惯性系统相结合，当有卫星系统定位时，通过卫星定位系统信息定时对惯性系统进行偏差纠正；当无法接收卫星信号时，采用惯性系统提供导航信息定位，并对其定位结果进行改正；
5)采集后的差分定位数据，结合基准站数据，经过事后的紧耦合解算及双向平滑处理，作为后续工作的标定数据文件，也是后续对被测接收机测试的对比标准和评估参量；
6)定义标定数据文件格式，建立起评估参量的标准数据文件；
7)定义面向GNSS卫星导航信号的真实典型场景数据库测试服务应用的数据存储格式和交换格式，将描述的文件分为两大类：数据文件和格式说明文件，通过这两个文件说明每一种卫星导航信号数据。每一种卫星导航信号数据包含以下几种信息：
(1)数字中频信息；
(2)辅助导航信息；
(3)高精度导航标定信息；
(4)原中频数据格式说明信息；
8)分析测试任务所需要的各类数据，将自动化测试系统分为四大架构模块：数据管理模块、接收机管理模块、回放控制模块和测试评估模块。
建构数据管理模块，管理和读取典型场景数据库数据；接收机管理模块，通过串口命令沟通待测GNSS接收机，对导航接收机进行配置参数和管理各类接收机，实现不同接收机配置各自对应的配置信息和管理；实现回放控制模块，结合远程回放系统，远程控制回放设备；测试评估模块则控制测试结果的输出和评估结果的生成。
采用测试步骤的逐步控制，实现四个模块的流程控制，完成自动化测试的目的和任务，得到被测GNSS接收机的测试评估结果和报告。
本发明的有益效果是：建立起统一的数据服务和数据标准，自动化测试子系统将海量大数据、标定数据和评估标准有机结合在一起，同一典型场景可进行多次测试任务的设置，可选择一个或多个场景，自动化控制回放系统和数据服务系统，通过预先设定测试任务，将所选择数据下载到本地回放系统中，自动连接待测GNSS接收机和回放测试系统，实现无人值守测试和室内操作以模拟户外现场道路实采数据的测试工作，多次重复使用同一典型场景数据，实现海量大数据的重复利用，重复评估不同典型场景下的GNSS接收机性能和精度指标。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法，其特征在于，包括：
建立基于真实典型场景数据的卫星导航信号中频数据库和标定数据文件；
自动化测试子系统从所述卫星导航信号中频数据库内选择当前某一或者多个场景的卫星中频信号数据，导入回放设备内；
所述回放设备将所述导入的卫星中频信号数据逐一上变频为供被测卫星导航接收机终端接收的导航信号；
被测卫星导航接收机终端根据接收的导航信号得到定位结果；
将所述被测卫星导航接收机终端的定位结果和所述标定数据文件中的标定数据进行对比，自动评估所述被测卫星导航接收机终端的各项性能，以得到所述被测卫星导航接收机终端的测试报告。
2.如权利要求1所述的基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法，其特征在于，建立基于真实典型场景数据的卫星导航信号中频数据库和标定数据文件，包括：
卫星中频信号采集仪采用一分二信号功分器将导航天线接收的卫星信号均等地分配给中频信号采集器和高精度轨迹标定设备；
中频信号采集器根据分配得到的卫星信号，建立基于真实典型场景数据的卫星导航信号中频数据库；
高精度轨迹标定设备根据分配得到的卫星信号，建立标定数据文件。
3.如权利要求2所述的基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法，其特征在于，高精度轨迹标定设备根据分配得到的卫星信号，建立标定数据文件，包括：
高精度轨迹标定设备为高精度差分惯性组合导航设备，所述高精度差分惯性组合导航设备根据分配得到的卫星信号，采集高精度静态或者动态轨迹数据，保存高精度静态和动态轨迹数据，包括高精度卫星定位信号和高精度惯性导航信号；
所述高精度差分惯性组合导航设备对保存高精度静态和动态轨迹数据进行解算和处理，以建立标定数据文件。
4.如权利要求2所述的基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法，其特征在于，中频信号采集器根据分配得到的卫星信号，建立基于真实典型场景数据的卫星导航信号中频数据库，包括：
所述中频信号采集器根据分配得到的卫星信号中中频导航数据进行分析处理，划分为不同维度的典型导航场景，定义各类场景数据。
5.如权利要求2所述的基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法，其特征在于，自动化测试子系统从所述卫星导航信号中频数据库内选择某一或多个场景的卫星中频信号数据，导入回放设备内，包括：
自动化测试子系统中的数据管理模块，读取所述卫星导航信号中频数据库内某一或多个场景的卫星中频信号数据。
6.如权利要求5所述的基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法，其特征在于，自动化测试子系统中的数据管理模块，读取所述卫星导航信号中频数据库内某一或多个场景的卫星中频信号数据之后，包括：
自动化测试子系统中的接收机管理模块，通过串口命令沟通所述被测卫星导航接收机终端，以进行参数配置和管理。
7.如权利要求6所述的基于卫星导航中频数据库的自动化测试方法，其特征在于，自动化测试子系统中的接收机管理模块，通过串口命令沟通所述被测卫星导航接收机终端，以进行参数配置和管理之后，包括：
自动化测试子系统中的回放控制模块结合远程回放系统，将选择的某一或多个场景的卫星中频信号数据导入回放设备内。
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