CN109343089A - 定位设备的性能测试设备、测试方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定位设备的性能测试方法，包括步骤：测试设备模拟出需定位的虚拟位置，并模拟卫星向定位设备发出相应的卫星信号；测试设备根据卫星信号模拟卫星信号误差，向卫星信号中插入卫星误差干扰信号；测试设备模拟生成相应近的虚拟参考站，并模拟虚拟参考站向定位设备发出相对应的差分修正信号；测试设备根据虚拟参考站与定位设备之间的通信过程向定位设备发送网络传输干扰信号；测试设备接收定位设备返回的解算结果，并根据虚拟位置以及解算结果确定定位设备的性能特征。采用本方法，能够令各类测试全程在室内完成，不受天气和地点影响，有效提高测试效率，缩短工作周期。

Description

定位设备的性能测试设备、测试方法及其装置

技术领域

本发明涉及卫星定位测试领域，尤其涉及定位设备的性能测试设备、测试方法及其装置。

背景技术

随着卫星定位技术的快速发展，卫星定位已由最初的定位精度较低的绝对定位技术发展到定位精度较高的RTK(Real-time kinematic，实时动态)载波相位差分定位技术。RTK技术是通过在传统的绝对定位方法中临时架设参考站消除误差以提高定位精度。通过架设固定的、连续运行的参考站，则形成了更为方便的CORS(连续运行参考站，Continuously Operating Reference Stations)系统，它的出现和广泛建设使各行各业的在导航定位方面得到了极大的便利。

目前针对CORS系统用户机的性能测试均是沿用常规RTK接收机的标准或规范在基线场进行，由于前述可知，CORS系统参考站已经由运营单位固定，网络RTK用户不能提供参考站作为基准站，因此对用户机的性能测试只能在室外进行，其操作受天气条件影响大，无法满足市场要求。

发明内容

基于此，有必要针对上述CORS用户机性能测试受天气条件影响大的问题，提供一种定位设备的性能测试设备、测试方法及其装置。

本发明实施例提供一种定位性能测试设备，包括GNSS模拟器、误差干扰器、参考站模拟器、网络传输分析器以及中心控制器，其中，

GNSS模拟器用于模拟卫星向定位设备发出与虚拟位置相对应的卫星信号；

误差干扰器与GNSS模拟器连接，用于根据卫星信号模拟相对应的卫星误差干扰信号，并将卫星误差干扰信号发送至定位设备；

参考站模拟器，用于模拟与虚拟位置相应的参考站，并根据参考站的位置信息、卫星信号以及卫星误差干扰信号生成相应的差分修正信号，将差分修正信号发送至网络传输分析器；

网络传输分析器和参考站模拟器连接，用于根据差分修正信号模拟相应的网络传输干扰信号，并向定位设备发送差分修正信号以及网络传输干扰信号；

中心控制器用于接收定位设备依据与虚拟位置相应的卫星信号、卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号所反馈的解算结果；并根据虚拟位置的位置信息和与虚拟位置相应的解算结果确定定位设备的性能特征。

在其中一个实施例中，中心控制器与误差干扰器连接，用于根据测试要求控制误差干扰器发出不同类型的卫星误差干扰信号。

在其中一个实施例中，中心控制器与网络传输分析器连接，用于根据测试要求控制网络传输分析器发出不同类型的网络传输干扰信号。

在其中一个实施例中，中心控制器与GNSS模拟器连接，用于根据测试要求配置GNSS向定位设备发送支持不同导航卫星系统的卫星信号。

本发明实施例还提供一种定位设备的性能测试方法，包括步骤：

模拟卫星向定位设备发出与虚拟位置相对应的卫星信号；

根据卫星信号模拟相应的卫星误差干扰信号，并将卫星误差干扰信号发送至定位设备；

模拟与虚拟位置相应的参考站，并根据参考站的位置信息、卫星信号以及卫星误差干扰信号生成相应的差分修正信号；

根据差分修正信号模拟相应的网络传输干扰信号，并向定位设备发送差分修正信号以及网络传输干扰信号；

接收定位设备依据与虚拟位置相应的卫星信号、卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号所反馈的解算结果；并根据虚拟位置的位置信息和与解算结果确定定位设备的性能特征。

在其中一个实施例中，虚拟位置包括第一虚拟位置和第二虚拟位置；

接收定位设备依据与虚拟位置相应的卫星信号、卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号所反馈的解算结果；并根据虚拟位置的位置信息和与解算结果确定定位设备的性能特征的过程，包括步骤：

接收定位设备依据与第一虚拟位置相应的第一卫星信号、第一卫星误差干扰信号、第一差分修正信号以及第一网络传输干扰信号所反馈的多个第一解算结果，以及接收定位设备依据与第二虚拟位置相应的第二卫星信号、第二卫星误差干扰信号、第二差分修正信号以及第二网络传输干扰信号所反馈的多个第二解算结果；

依据第一虚拟位置的位置信息、第二虚拟位置的位置信息、多个第一解算结果以及多个第二解算结果计算定位设备的测量精度和/或测量重复性精度。

在其中一个实施例中，测量精度和测量重复性精度通过以下方式得到：

依据多个第一解算结果和多个第二解算结果得到第一虚拟位置和第二虚拟位置之间的多个测量距离，以及多个测量距离的平均值；

依据第一虚拟位置的位置信息和第二虚拟位置的位置信息得到第一虚拟位置和第二虚拟位置之间的预设距离；

通过以下表达式计算测量精度和测量重复性精度：

其中，m_s为测量精度，m_r为测量重复性精度，D_i为第一虚拟位置和第二虚拟位置之间的第i个测量距离，D₀为预设距离，为平均值，n为测量次数。

在其中一个实施例中，虚拟位置包括用于模拟运动场景的预定轨迹；

接收定位设备依据与虚拟位置相应的卫星信号、卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号所反馈的解算结果；并根据虚拟位置的位置信息和与解算结果确定定位设备的性能特征的过程，包括步骤：

接收定位设备依据与预定轨迹相应的卫星信号、卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号所反馈的多个解算结果；

将多个解算结果进行回归分析得到拟合曲线；

将拟合曲线与预定轨迹进行对比得到定位设备的动态定位精度。

本发明实施例还提供一种定位设备的性能测试装置，包括:

卫星模拟模块，用于模拟卫星向定位设备发出与虚拟位置相对应的卫星信号；

卫星误差干扰模拟模块，用于根据卫星信号模拟相应的卫星误差干扰信号，并将卫星误差干扰信号发送至定位设备；

参考站模拟模块，用于模拟与虚拟位置相应的参考站，并根据参考站的位置信息、卫星信号以及卫星误差干扰信号生成相应的差分修正信号；

网络传输模块，用于根据差分修正信号模拟网络传输干扰信号，并向定位设备发送差分修正信号以及网络传输干扰信号；

解算结果接收模块，用于接收定位设备依据与虚拟位置相应的卫星信号、卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号所反馈的解算结果；

性能分析模块，用于根据虚拟位置的位置信息和与虚拟位置相应的解算结果确定定位设备的性能特征。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项方法的步骤。

上述定位设备的性能测试设备，通过对定位设备测试过程中的定位测试环境进行模拟，生成测试所需的虚拟位置和虚拟参考站，并向定位设备发出定位过程中涉及的卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号，从而使得对定位设备的完整测试过程都能够在虚拟环境中进行，因此可以测试全程可以在室内完成，不会受天气和地点的影响，有效提高了测试效率，缩短工作周期。

附图说明

图1为本发明一个实施例性能测试设备的结构组成图；

图2为本发明另一个实施例性能测试设备的结构组成图；

图3为本发明一个实施例定位设备的性能测试方法的流程图；

图4为本发明一个实施例测试计算测量精度和测量重复性精度的流程图；

图5为本发明另一个实施例测试计算测量精度和测量重复性精度的流程图；

图6为本发明一个实施例测试定位设备动态定位精度的流程图；

图7为本发明一个实施例定位设备的性能测试装置的功能模块图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种定位性能测试设备，包括GNSS(Global NavigationSatellite System，全球导航卫星系统)模拟器11、误差干扰器12、参考站模拟器13、网络传输分析器14以及中心控制器15。

其中，GNSS模拟器11用于模拟需定位的虚拟位置，以及模拟与对虚拟位置进行定位相关的卫星，向待测试的定位设备16发出相应的卫星信号，从而模拟出定位设备16处于虚拟位置以使定位设备16对虚拟位置进行定位的虚拟环境。虚拟位置可以是地球上的任意位置，卫星信号用于解算虚拟位置的具体位置信息，以使定位设备16能够依据卫星信号对虚拟位置进行定位。比如，卫星信号由载波信号、测距码信号和数据信号组成。测距码信号加载在载波上，在不同位置上接收到的测距码信号的信息是不同的，因此解算测距码信号的信息能够确定卫星和当前位置之间的距离；数据信号包含了卫星的运行轨道信息，通过数据信号能够得知卫星当前时刻的轨道位置。当定位设备16位于待定位的位置中时，定位设备16对其当前位置的定位，就是对该待定位位置的定位。定位设备16接收卫星信号，通过测距码信号能够解算出其当前位置与卫星之间的距离，通过数据信号能够解算出卫星的具体位置，从而结合卫星的具体位置以及当前位置与卫星之间的距离解算出当前位置的具体位置信息，也就是解算出待定位位置的具体位置信息。在本发明实施例的测试模拟环境中，GNSS模拟器11根据虚拟位置与模拟卫星之间的距离以及模拟卫星的运行轨道信息，向定位设备16发出相应的卫星信号，该卫星信号与定位设备16处于虚拟位置中接收到的从卫星发出的卫星信号的相同，从而使得定位设备16接收到卫星信号后的解算结果为虚拟位置的位置信息。换言之，GNSS模拟器11向定位设备16发出的卫星信号，包含了载波信号、测距码信号和卫星数据信号，该载波信号、测距码信号和卫星数据信号都与定位设备16处于虚拟位置时接收到从卫星发送的载波信号、测距码信号以及卫星数据信号相同，由此模拟出定位设备16位于虚拟位置的测试模拟环境，使得定位设备16的定位就是对虚拟位置进行定位。

可选地，虚拟位置固定点位置和预定轨迹。即GNSS模拟器11可以模拟一个固定点的位置，对应地，GNSS模拟器11向定位设备16发出一个与固定点对应的卫星信号，该卫星信号与定位设备16处于该固定点时接收到的卫星信号相同。因此，在测试时，定位设备16接收到卫星信号，依据卫星信号能解算出该固定点的具体位置信息。GNSS模拟器11还可以模拟预定轨迹，使得测试时定位设备16处于虚拟的运动场景中。在定位设备16实际定位中，如果定位设备16以某一速率沿某一方向移动时，由于传播路程差的原因，定位设备16接收到的卫星信号会存在相位和频率的变化，即因多普勒频移效应而引起的卫星信号相位和频率的变化。在测试中，GNSS模拟器11在模拟运动场景时，也会向定位设备16发出这种带有相位和频率变化的卫星信号，这种卫星信号与定位设备16沿预设轨迹运动时接收到的从卫星发送过来的卫星信号相同，从而模拟出定位设备16沿该预定轨迹运动的情景，使得定位设备16接收卫星信号后能够对预定轨迹进行动态定位。

GNSS模拟器11也可以同时测试多个定位设备16，即同时为模拟多个固定点的虚拟位置，向各个定位设备16发出分别与各个定位设备16需定位的虚拟位置相应的各个卫星信号。一般地，在实际生活中，由于一个定位设备16一次只能定位一个位置，即定位设备16所在的位置，因此若要测试同一个定位设备16对多个位置的定位性能，则需依次向同一个定位设备16发出与各个虚拟位置对应的卫星信号，即先发与第一个虚拟位置相应的卫星信号，待定位设备16反馈解算结果完成定位后再发与第二个虚拟位置相应的卫星信号，以此类推，若还需测试同一个定位设备16对更多虚拟位置的定位性能，也依次向同一个定位设备16发送与各个位置相应的卫星信号，而不是同时发送。

卫星信号可是支持不同导航系统的卫星信号，比如可以是支持GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)的卫星信号，可以是支持GAL系统(GLONASS，格洛纳斯卫星导航系统)的卫星信号，可以是支持GLO系统(Galileo，伽利略卫星导航系统)的卫星信号，也可以是支持BDS(BeiDou Navigation Satellite System，北斗卫星导航系统)的卫星信号等等，当然，也可以同时模拟多种不同导航卫星系统的卫星信号。

误差干扰器12与GNSS模拟器11连接，用于根据卫星信号模拟定位设备16与卫星通信时的误差，向定位设备16发出卫星误差干扰信号，以使测试的模拟环境更加接近真实环境。

卫星误差干扰信号模拟的这些误差都与定位设备16在真实卫星定位中的误差相对应，比如卫星自身的误差，以及卫星信号的传输误差。其中，卫星自身的误差可以是卫星轨道误差，也可以是卫星钟差。卫星轨道误差是指在进行定位时，通过卫星星历数据计算出某一时刻的卫星位置与卫星实际位置的差异。卫星钟差，是指卫星原子钟的钟面时与卫星定位系统的标准时间之间的误差。卫星信号的传输误差可以是电离层延迟误差。由于地球周围存在电离层，卫星信号的传输需穿过电离层才能到达定位设备16，而电离层对卫星信号存在折射效应，因此使得卫星信号的传输速度发生变化，从而使卫星信号传输到定位设备16的实际时间与理想时间存在差异，这就是电离层延迟误差。电离层延迟误差与卫星信号的电磁波频率以及传播路径上电子总含量有关。卫星信号的传输误差也可以使对流层延迟误差，地球的对流层对卫星信号的传输也存在折射效应，使得卫星信号传输到定位设备16的实际时间与理想时间也存在差异。对流层延迟误差与传播路径上的空气温度、湿度以及气压有关。卫星信号的传输误差还可以是多路径效应误差，即定位设备16周围环境对卫星信号的反射和折射所带来的误差。相应地，误差干扰器12向定位设备16发出卫星轨道误差干扰信号模拟卫星轨道干扰误差，向定位设备16发送卫星钟差干扰信号模拟卫星中差干扰，向定位设备16发送电离层误差干扰信号模拟电离层延迟误差，向定位设备16发送对流层误差干扰信号模拟对流层延迟误差，以及向定位设备16发送多路径效应误差干扰信号模拟多路径效应误差。

参考站模拟器13用于模拟与虚拟位置相对应的参考站，并配合GNSS模拟器11、误差干扰器12产生差分修正信号发送至网络传输干扰器。即参考站模拟器13根据卫星信号、卫星误差干扰信号以及参考站的位置信息生成相应的差分修正信号，以模拟实际的定位过程。在传统定位过程中，为提高定位精度，会采用差分定位技术进行定位，即在已知精密坐标的位置上架设参考站，可以得到参看站与卫星相对位置的计算值和实际值，从而结合计算值和实际值得到差分修正信号，参考站将差分修正信号发送给定位设备16，定位设备16即可结合卫星信号解算出定位结果。本发明实施例的测试模拟环境中，参考站模拟器13可以模拟上述过程，即在已知精密坐标的位置上架设虚拟的参考站，并且模拟参考站发出差分修正信号，该差分修正信号与位于虚拟位置的定位设备16接收到的从位于该已知精密坐标位置的参考站发送过来的差分修正信号相同，因此可以模拟真实环境的定位过程对定位结果进行修正。其中，参考站模拟器13可以模拟基于伪距差分技术的参考站，也可以模拟基于RTK技术的参考站，还可以模拟基于CORS系统的参考站。其中，模拟基于CORS系统的虚拟参考站，还可以模拟出一系列相应的虚拟参考站群。

网络传输分析器14与参考站模拟器13连接，根据虚拟参考站与定位设备16之间的通信，向定位设备16发出网络传输干扰信号，以模拟出虚拟参考站与定位设备16之间的网络传输干扰。网络传输干扰信号可以是误码干扰信号，也可以是延时干扰信号等在网络传输过程中所存在的任何干扰。当然，网络传输分析器14也可以根据评估需求不插入干扰信号，此时网络传输分析器14可对虚拟参考站和定位设备16之间的通信质量进行分析。

在其中一个实施例中，网络传输分析器14可以对网络传输质量进行分析。比如，可以是对传输时延进行分析，可以是对传输误码率进行分析，可以是对传输丢包率进行分析，也可以是对传输信噪比进行分析，还可以是对传输数据完好性等与传输质量相关的其他参数进行分析。

定位设备16在接收到上述的卫星信号、卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号后，能够解算出包含虚拟位置的位置信息的解算结果。中心控制器15接收定位设备16所反馈的解算结果；并根据虚拟位置的位置信息和与虚拟位置相应的解算结果确定定位设备16的性能特征，从而完成对定位设备16定位性能的测试。

在一个实施例中，GNSS模拟器11与中心控制器15连接，受中心控制器15的配置发出支持不同导航卫星系统的卫星信号，比如可以是受中心控制器15的配置发出支持GPS的卫星信号，可以受中心控制器15的配置发出支持GAL系统的卫星信号，可以受中心控制器15的配置发出支持GLO系统的卫星信号，也可以受中心控制器15的配置发出支持BDS的卫星信号等等，当然，也可以同时模拟多种不同导航卫星系统的卫星信号。可选地，以GPS系统为例，GPS卫星信号包括频率为1575.42MHz的GPS-L1信号和频率为1227.60MHz的GPS-L2信号；可选地，以BDS系统为例，BDS卫星信号包括工作频率为2491.75MHz的北斗卫星信号。

在一个实施例中，误差干扰器12还与中心控制器15连接，受中心控制器15的配置模拟不同误差类型的卫星误差干扰信号，比如误差干扰器12可以在中心控制器15的配置下发出卫星轨道误差干扰信号，用于模拟定位设备16与卫星通信过程中的卫星轨道误差；也可以在中心控制器15的配置下发出卫星钟差干扰信号，用于模拟定位设备16与卫星通信过程中的卫星钟差；也可以在中心控制器15的配置下发出电离层延迟误差干扰信号，用于模拟电离层延迟误差；也可以在中心控制器15的配置下发出对流层延迟误差干扰信号，用于模拟对流层延迟误差；还可以在中心控制器15的配置下发出多路径效益误差干扰信号，用于模拟多路径效应误差等等。

在一个实施例中，参考站模拟器13与中心控制器15连接，受中心控制器15的配置模拟基于不同定位技术所需的参考站。比如参考站模拟器13可以受中心控制器15的配置模拟基于伪距差分技术的参考站，也可以受中心控制器15的配置模拟基于RTK技术的参考站，还可以受中心控制器15的配置模拟基于CORS系统的参考站。其中，模拟基于CORS系统的虚拟参考站，可以模拟出一系列虚拟参考站群。

在一个实施例中，网络传输分析器14与中心控制器15连接，受中心控制器15的配置模拟不同类型的网络传输干扰，向定位设备16发出相应类型的网络传输干扰信号。比如，网络传输分析器14可以在中心控制器15的配置下向定位设备16发出误码干扰信号，用于模拟误码干扰；也可以在中心控制器15的配置下向定位设备16发出延时干扰信号，用于模拟延时干扰。

本发明实施例提供一种定位设备16的性能测试方法，包括步骤：

步骤S100，模拟卫星向定位设备16发出与虚拟位置相对应的卫星信号。

在实际环境中，定位设备16通过接收卫星发出的卫星信号确定定位设备16与卫星之间的位置关系，从而对定位设备16所在地点进行定位。

在本实施例的测试虚拟环境中，模拟实际环境的卫星向定位设备16发出的卫星信号，以模拟定位设备16处于虚拟位置的场景，使得定位设备16对其当前位置的定位成为对虚拟位置的定位。测试中向定位设备16发出的卫星信号包含模拟卫星的运行轨迹等信息以及与能够计算虚拟位置的具体位置的信息，定位设备16接收卫星信号后，能够根据卫星信号解算出虚拟位置的具体位置信息。在测试中，虚拟位置可以是一个，对应地，向定位设备16发出一个与虚拟位置相应的卫星信号。虚拟位置也可以是多个，对应地，可以分别对多个定位设备16进行同时测试，也可以对同一个定位设备16依次发送与各个虚拟位置相应的各个卫星信号，测试定位设备16对各个虚拟位置的定位性能。模拟的卫星信号与实际环境中的卫星信号类似，至少包括四颗卫星的位置和星历信息，以及其他与定位相关的信息。

虚拟位置包括固定点的位置和预定轨迹。当模拟固定点的位置时，用于测试定位设备16的静态定位性能，此时定位设备16处于静态定位模式。当模拟预设轨迹时，用于测试定位设备16的动态定位性能，即测试定位设备16在运动场景中的定位性能，此时定位设备16处于动态定位模式，会根据接收到的卫星信号、差分修正信号、卫星误差干扰信号和网络传输干扰信号持续输出解算结果。

步骤S200，根据卫星信号模拟相应的卫星误差干扰信号，并将卫星误差干扰信号发送至定位设备16。

定位设备16与卫星进行定位通信的过程中，会存在各类卫星误差。在本实施例测试方法的测试虚拟环境中，能够模拟定位设备16与卫星进行定位通信中的卫星误差，包括卫星自身的误差和卫星传输误差，向定位设备16发送相应的卫星误差干扰信号，比如可以是卫星自身误差干扰信号，也可以是卫星传输误差干扰信号。

步骤S300，模拟与虚拟位置相应的参考站，并根据与参考站的位置信息、卫星信号以及卫星误差干扰信号生成相应的差分修正信号。

一般地，为提高定位精度，会采用差分定位技术进行定位。即在已知精密坐标的位置上设置参考站，可以得到参考站与卫星的相对位置，从而计算出差分修正系数，发送给定位设备16。定位设备16利用差分修正系数，可以对其定位结果进行修正，从而得到较高精度的定位结果。

在本实施例测试方法的测试虚拟环境中，根据虚拟位置模拟出相应的参考站，从而节省常规测试中实际架设参考站的过程。根据参考站与定位卫星之间的关系得到虚拟的差分修正系数，即根据卫星信号、卫星误差干扰信号以及参考站的位置关系生成差分修正信号。可选地，参考站可以是基于CORS系统的参考站，即可以模拟出一系列的虚拟参考站群。当然，参考站也可以是基于伪距差分技术的参考站，或者是基于RTK技术的参考站。

步骤S400，根据差分修正信号模拟相应的网络传输干扰信号，并向定位设备16发送差分修正信号以及网络传输干扰信号。

在实际定位性能测试过程中，参考站和定位设备16之间的通信数据链路会存在传输干扰。因此，在本实施例评估方法的虚拟环境中，可以模拟网络传输中的干扰，向定位设备16发出传输干扰信号以及差分修正信号。传输干扰信号可以是误码干扰信号、延时干扰信号等在实际参考站与定位设备16之间信号传输过程中所遇到的任何干扰信号。

步骤S500，接收定位设备16依据与虚拟位置相应的卫星信号、卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号所反馈的解算结果；并根据虚拟位置的位置信息和与解算结果确定定位设备16的性能特征。

其中，解算结果为定位设备16根据卫星信号、差分修正信号解算出的虚拟位置的定位结果，评估设备根据定位结果以及虚拟位置进行处理，得到评估结果。

其中，接收定位设备16返回的解算结果，并根据虚拟位置以及解算结果确定定位设备16的性能特征，可以分为静态点定位测试和动态轨迹定位测试。静态点虚拟位置测试即测试设备模拟环境中生成固定点的虚拟位置，为了能够测试定位设备16的定位精度，虚拟位置包括第一虚拟位置和第二虚拟位置，通过测试定位设备16对两个虚拟位置的定位情况来确定定位设备16的定位精度。动态轨迹测试即测试环境中模拟定位设备16沿沿预定轨迹运动时的定位测试。预定轨迹可以是规则的几何轨迹，也可以是不规则的自由轨迹。相应地，对定位设备16进行静态点定位测试时，定位设备16处于静态定位模式；对定位设备16进行动态轨迹定位测试时，定位设备16处于动态定位模式。

在传统的RTK定位测试中，参考站的位置选择非常严格，需要在室外周围视野开阔的地方架设参考站，以减少多路径干扰。而在传统CORS定位测试中，CORS系统参考站已经由运营单位固定，而且也需要在室外开阔的基线场进行。因此，传统的测试方法受天气条件影响很大。与此相比，本发明实施例提供的定位设备16的性能测试方法，通过对定位设备16测试过程中的定位测试环境进行模拟，产生测试所需的虚拟位置和虚拟参考站，同时还能模拟定位过程中的卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号，从而使得对定位设备16的完整测试过程都能够在虚拟环境中进行，因此可以测试全程可以在室内完成，不会受天气和地点的影响，有效提高了测试效率，缩短工作周期。另一方面，由于是计算机模拟模拟测试环境，因此可以预先设置模拟环境，支持基于VRS(虚拟参考站，VirtualReference Station)、CBI(综合误差内插法，Combined Bias Interpolation)、MAX(MasterAuxiliary Concept，主辅站技术)以及NRS(Networked Reference Stations，网络参考站技术)等各类技术的CORS系统用户机的性能评估，适用性广泛。

在其中一个实施例中，虚拟位置包括第一虚拟位置和第二虚拟位置；

接收定位设备16依据与虚拟位置相应的卫星信号、卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号所反馈的解算结果；并根据虚拟位置的位置信息和与解算结果确定定位设备16的性能特征的过程，包括步骤：

步骤S510，接收定位设备16依据与第一虚拟位置相应的第一卫星信号、第一卫星误差干扰信号、第一差分修正信号以及第一网络传输干扰信号所反馈的多个第一解算结果，以及接收定位设备16依据与第二虚拟位置相应的第二卫星信号、第二卫星误差干扰信号、第二差分修正信号以及第二网络传输干扰信号所反馈的多个第二解算结果。

多个第一解算结果可以是对第一虚拟位置经多次测量解算得到的多个具体的第一虚拟位置的坐标数据，也可以是能够体现第一虚拟位置相对某已知点的相对位置信息。多次第二解算结果可以是对第二虚拟位置经多次解算得到的具体的第二坐标数据，也可以是能够体现第二虚拟位置相对某已知点的相对位置信息。

步骤S520，依据第一虚拟位置的位置信息、第二虚拟位置的位置信息、多个第一解算结果以及多个第二解算结果计算定位设备16的测量精度和/或测量重复性精度。

得到多个第一解算结果和多个第二解算结果，就可以对这些解算结果进行处理或统计，得到定位设备16的定位精度，比如测量精度，或者测量重复性精度等。

在其中一个实施例中，测量精度和测量重复性精度通过以下方式计算得到：

步骤S521，依据多个第一解算结果、多个第二解算结果得到第一虚拟位置和第二虚拟位置之间的多个测量距离，以及多个测量距离的平均值。

第一虚拟位置和第二虚拟位置之间的测量距离可以通过第一解算结果和第二解算结果得到，比如，第一解算结果是第一虚拟位置的具体坐标，第二解算结果是第二虚拟位置的具体坐标，将两个位置的具体坐标进行简单计算即可得到第一虚拟位置和第二虚拟位置之间的距离，即测量距离。由于第一解算结果有多个，可以设置定位设备16也对应输出相同个数的第二解算结果，使得第一解算结果和第二解算结果一一对应，从而可以得到多个测量距离。

步骤S522，依据第一虚拟位置的位置信息和第二虚拟位置的位置信息得到第一虚拟位置和第二虚拟位置之间的预设距离。

比如，第一虚拟位置的位置信息是第一虚拟位置的具体坐标，第二虚拟位置的位置信息是第二虚拟位置的具体坐标，则可以对两个虚拟位置的具体坐标进行简单计算得到第一虚拟位置和第二虚拟位置之间的距离，即预设距离。

步骤S523，通过以下表达式计算测量精度和测量重复性精度：

其中，m_s为测量精度，m_r为测量重复性精度，D_i为所述第一虚拟位置和第二虚拟位置之间的第i次测量距离，D₀为所述第一虚拟位置和第二虚拟位置之间的预设距离，为第一虚拟位置和第二虚拟位置之间测量距离的多次平均值，n为测量次数。

在其中一个实施例中，虚拟位置包括用于模拟运动场景的预定轨迹；

接收定位设备16依据与虚拟位置相应的卫星信号、卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号所反馈的解算结果；并根据虚拟位置的位置信息和与解算结果确定定位设备16的性能特征的过程，包括步骤：

步骤S530，接收定位设备16依据与预定轨迹相应的卫星信号、卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号所反馈的多个解算结果。

步骤S540，将多个解算结果进行回归分析得到拟合曲线。

步骤S550，将拟合曲线与预定轨迹对比得到定位设备16的动态定位精度。

这个过程是对定位设备16进行动态定位评估的过程，定位设备16处于动态定位模式，定位设备16持续输出解算结果。评估设备将接收到的多个定位点进行处理，与预定轨迹进行比对分析，即可得到定位设备16的动态定位精度。比如，可以将多个定位点的坐标轨迹与预定轨迹进行直接叠加比对，定位点的位置相对于预定轨迹的偏离程度则能反映出定位设备16的动态定位精度。再比如，可以将对多个定位点的数据进行数学分析后拟合出的曲线与预定轨迹进行比对。数学分析可以是最小二乘回归分析，可以是主成分分析，可以是主成分回归分析，也可以是岭回归分析。预定轨迹可以是规则几何图形轨迹，也可以是不规则几个图形轨迹，用于模拟运动场景，测试定位设备16的动态定位精度。

在其中一个实施例中，定位设备16的性能测试方法还包括对网络传输数据链路进行分析，可以是对传输时延进行分析，可以是对传输误码率进行分析，可以是对传输丢包率进行分析，也可以是对传输信噪比进行分析，还可以是对传输数据完好性等与传输质量相关的其他参数进行分析。

本发明实施例还提供一种定位设备16的性能评估装置，包括:

卫星模拟模块10，用于模拟卫星向定位设备16发出与虚拟位置相对应的卫星信号，卫星信号用于指示相应的虚拟位置。卫星误差干扰模拟模块20，用于根据卫星信号模拟相应的卫星误差干扰信号，并将卫星误差干扰信号发送至定位设备16。参考站模拟模块30，用于模拟与虚拟位置相应的各个参考站，并根据与虚拟位置相应的参考站的位置信息、卫星信号以及卫星误差干扰信号生成相应的差分修正信号。网络传输模块40，用于向定位设备16发送差分修正信号以及与差分修正信号相应的网络传输干扰信号。解算结果接收模块50，用于接收定位设备16依据与虚拟位置相应的卫星信号、卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号所反馈的解算结果。性能分析模块60，用于根据各个虚拟位置的位置信息和与各个虚拟位置相应的各个解算结果确定定位设备16的性能特征。

以上各个模块的功能分别对应于定位设备16的性能测试方法实施例中的各个步骤，在此不再重复赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项方法实施例中的所有方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例中的全部或部分步骤，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的，程序可存储于一种计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上各个方法实施例的步骤，其中存储介质可以为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM，Read-Only Memory)或者随机存储记忆体(RAM，Random AccessMemory)等。

上述计算机可读存储介质用于存储本发明实施例所提供的定位设备16的性能测试方法的程序，其中执行该程序可以执行本发明实施例所提供的定位设备16性能测试方法，具备执行方法相应有益效果，可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种定位性能测试设备，其特征在于，包括GNSS模拟器、误差干扰器、参考站模拟器、网络传输分析器以及中心控制器，其中，

所述GNSS模拟器用于模拟卫星向定位设备发出与虚拟位置相对应的卫星信号；

所述误差干扰器与所述GNSS模拟器连接，用于根据所述卫星信号模拟相对应的卫星误差干扰信号，并将所述卫星误差干扰信号发送至所述定位设备；

所述参考站模拟器，用于模拟与所述虚拟位置相应的参考站，并根据所述参考站的位置信息、所述卫星信号以及所述卫星误差干扰信号生成相应的差分修正信号，将所述差分修正信号发送至所述网络传输分析器；

所述网络传输分析器和所述参考站模拟器连接，用于根据所述差分修正信号模拟相应的网络传输干扰信号，并向所述定位设备发送所述差分修正信号以及所述网络传输干扰信号；

所述中心控制器用于接收所述定位设备依据与所述虚拟位置相应的所述卫星信号、所述卫星误差干扰信号、所述差分修正信号以及所述网络传输干扰信号所反馈的解算结果；并根据所述虚拟位置的位置信息和与所述虚拟位置相应的所述解算结果确定所述定位设备的性能特征。

2.根据权利要求1所述的定位性能测试设备，其特征在于，所述中心控制器与所述误差干扰器连接，用于根据测试要求控制所述误差干扰器发出不同类型的所述卫星误差干扰信号。

3.根据权利要求1所述的定位性能测试设备，其特征在于，所述中心控制器与所述网络传输分析器连接，用于根据测试要求控制所述网络传输分析器发出不同类型的所述网络传输干扰信号。

4.根据权利要求1-3任一项所述的定位性能测试设备，其特征在于，所述中心控制器与所述GNSS模拟器连接，用于根据测试要求配置所述GNSS向所述定位设备发送支持不同导航卫星系统的卫星信号。

5.一种定位设备的性能测试方法，其特征在于，包括步骤：

模拟卫星向定位设备发出与虚拟位置相对应的卫星信号；

根据所述卫星信号模拟相应的卫星误差干扰信号，并将所述卫星误差干扰信号发送至所述定位设备；

模拟与所述虚拟位置相应的参考站，并根据所述参考站的位置信息、所述卫星信号以及所述卫星误差干扰信号生成相应的差分修正信号；

根据所述差分修正信号模拟相应的网络传输干扰信号，并向所述定位设备发送所述差分修正信号以及所述网络传输干扰信号；

接收定位设备依据与所述虚拟位置相应的所述卫星信号、所述卫星误差干扰信号、所述差分修正信号以及所述网络传输干扰信号所反馈的解算结果；并根据所述虚拟位置的位置信息和与所述解算结果确定所述定位设备的性能特征。

6.根据权利要求5所述的定位设备的性能测试方法，其特征在于，

所述虚拟位置包括第一虚拟位置和第二虚拟位置；

接收定位设备依据与所述虚拟位置相应的所述卫星信号、所述卫星误差干扰信号、所述差分修正信号以及所述网络传输干扰信号所反馈的解算结果；并根据所述虚拟位置的位置信息和与所述解算结果确定所述定位设备的性能特征的过程，包括步骤：

接收所述定位设备依据与所述第一虚拟位置相应的第一卫星信号、第一卫星误差干扰信号、第一差分修正信号以及第一网络传输干扰信号所反馈的多个第一解算结果，以及接收所述定位设备依据与所述第二虚拟位置相应的第二卫星信号、第二卫星误差干扰信号、第二差分修正信号以及第二网络传输干扰信号所反馈的多个第二解算结果；

依据所述第一虚拟位置的位置信息、所述第二虚拟位置的位置信息、多个所述第一解算结果以及多个所述第二解算结果计算所述定位设备的测量精度和/或测量重复性精度。

7.根据权利要求6所述的定位设备的性能测试方法，其特征在于，所述测量精度和所述测量重复性精度通过以下方式得到：

依据多个所述第一解算结果和多个所述第二解算结果得到所述第一虚拟位置和所述第二虚拟位置之间的多个测量距离，以及所述多个测量距离的平均值；

依据所述第一虚拟位置的位置信息和所述第二虚拟位置的位置信息得到所述第一虚拟位置和所述第二虚拟位置之间的预设距离；

通过以下表达式计算所述测量精度和所述测量重复性精度：

其中，m_s为测量精度，m_r为测量重复性精度，D_i为所述第一虚拟位置和所述第二虚拟位置之间的第i个测量距离，D₀为所述预设距离，为所述平均值，n为测量次数。

8.根据权利要求5所述的定位设备的性能测试方法，其特征在于，

所述虚拟位置包括用于模拟运动场景的预定轨迹；

所述接收定位设备依据与所述虚拟位置相应的所述卫星信号、所述卫星误差干扰信号、所述差分修正信号以及所述网络传输干扰信号所反馈的解算结果；并根据所述虚拟位置的位置信息和与所述解算结果确定所述定位设备的性能特征的过程，包括步骤：

接收所述定位设备依据与所述预定轨迹相应的卫星信号、卫星误差干扰信号、差分修正信号以及网络传输干扰信号所反馈的多个解算结果；

将所述多个解算结果进行回归分析得到拟合曲线；

将所述拟合曲线与所述预定轨迹进行对比得到所述定位设备的动态定位精度。

9.一种定位设备的性能测试装置，其特征在于，包括:

卫星模拟模块，用于模拟卫星向定位设备发出与虚拟位置相对应的卫星信号；

卫星误差干扰模拟模块，用于根据所述卫星信号模拟相应的卫星误差干扰信号，并将所述卫星误差干扰信号发送至所述定位设备；

参考站模拟模块，用于模拟与所述虚拟位置相应的参考站，并根据所述参考站的位置信息、所述卫星信号以及所述卫星误差干扰信号生成相应的差分修正信号；

网络传输模块，用于根据所述差分修正信号模拟网络传输干扰信号，并向所述定位设备发送所述差分修正信号以及所述网络传输干扰信号；

解算结果接收模块，用于接收定位设备依据与所述虚拟位置相应的所述卫星信号、所述卫星误差干扰信号、所述差分修正信号以及所述网络传输干扰信号所反馈的解算结果；

性能分析模块，用于根据所述虚拟位置的位置信息和与所述虚拟位置相应的所述解算结果确定所述定位设备的性能特征。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求5-8任一项所述方法的步骤。