CN110658536B - 一种卫星接收机导航输出信号时序测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种卫星接收机导航输出信号的时序测试方法，属于室温工作环境下卫星接收机信号时序测试领域。针对卫星接收机信号时序测试工作，本发明提高了科研生产的自动化水平，本发明摆脱了对示波器的依赖，开发了一种新的测试计算方法：首先，通过时域采样得到数字信号形式的数据；然后，利用数字信号的特征和待测项目设计一种计算方法；最后，在测试计算机上实现了一键自动化计算、显示测试结果。本发明既可以用于检验卫星导航接收机输出时序是否满足设计要求，也能作为完备的测试方法应用到科研生产测试工作中，与现有测试计算方法相比具有测试时间花销小、测试流程自动化程度高和测试结果精度高等优点。

Description

一种卫星接收机导航输出信号时序测试方法

技术领域

本发明属于信号时序测试技术领域，具体涉及一种卫星接收机导航输出信号时序测试方法。

背景技术

随着卫星导航技术和卫星导航接收机的普遍应用，对卫星导航信号定位精度的要求越来越高，而卫星接收机导航输出信号中同步脉冲信号和导航数据信号的时序关系对卫星导航信号定位精度至关重要。

传统的卫星接收机导航输出信号的时序测试工作主要通过示波器完成，由于输出数据信号的最小宽度在微秒级，而且同步脉冲信号的脉冲宽度在毫秒级，精度在微秒级，这对测试仪器精度和测试人员操作熟练度都有着很高的要求。测试人员需要用示波器通过测试接口反复调整信号波形显示，使得测试结果的可靠度降低且时间花销较大，在一定程度上延缓了科研生产任务。为了提高科研生产的自动化水平，针对卫星接收机信号时序测试工作，本发明摆脱了对示波器的依赖，开发了一种新的测试、计算方法：首先针对卫星接收机导航输出信号设计一种时域采样方法；然后设计一种量化编码方法；最后利用数字信号的特征和待测项目设计一种计算方法，并在测试计算机上实现了自动化计算、显示测试结果。

发明内容

本发明的目的在于：构建一种新的测试、计算方法，在测试时间花销小、测试流程自动化程度高的基础上，对卫星接收机导航输出信号中同步脉冲信号和导航数据信号的时序进行高精度的测试检验。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种卫星接收机导航输出信号时序测试方法，本方法包括四步；

第一步、时域采样；

按照待测卫星接收机导航输出信号时序的指标值，设置信号采样设备的采样周期T。

第二步、量化编码；

根据卫星接收机导航输出信号的标称电平值，设置量化编码设备的逻辑判别门限V_th，量化编码设备把高于V_th的离散值判别为逻辑值1，低于V_th的离散值判别为逻辑值0，按照下式量化方法：

分别得到对应的两路数字信号

和

并保存为文本形式的数据；

第三步、计算方法

通过计算机读取第二步中保存文本形式的数据，统计同步脉冲采样点的逻辑值连续为1的点数M，结合第一步中时域采样的采样周期T，可以得到此路同步脉冲信号的脉冲宽度τ_h＝MT；

统计同步脉冲采样点的逻辑值连续为1的片段之间连续的逻辑值0的点数N，可以得到数据更新率f_s＝NT；

在同步脉冲采样点的逻辑值由连续的1变为0时做一个标记k₁，从标记k₁开始统计逻辑值的点数，直到导航数据信号采样点的逻辑值由连续的0变为1时做另一标记k₂，得到同步脉冲信号中脉冲与导航数据信号中数据包之间的间隔为τ_hf＝(k₂-k₁)T；

在导航数据信号采样点的逻辑值由0变成1后统计逻辑值连续为1的点数N₁，紧接着统计逻辑值连续为0的点数N₂，得到此路导航数据信号的高电平宽度τ_f1＝N₁T，低电平宽度τ_f0＝N₂T，延续上述过程n次，然后取平均值得到此路导航数据信号的波特率

一种卫星接收机导航输出信号时序测试方法，所述第一步时域采样，为了有效测量产品的数据更新率f_s、脉冲与数据间隔、波特率等参数，必须要确保截取的信号片段包含一个完整的脉冲和数据包，即截取的信号片段的宽度τ_cut需满足：

现实中信号采样设备由于其自身存储有限的原因，其采样点数最大值为S_max，结合采样周期可得到信号采样设备所能截取到的信号片段长度τ_cut满足下式：

τ_cut＝TS_max

结合上述内容，可知信号采样设备的采样周期T的设置需要满足：

然后，用信号采样设备对同步脉冲信号h(t)和导航数据信号f(t)进行时域采样，分别得到两路时域离散信号

和

表示为：

本发明的有益效果为：本发明既可以用于检验卫星导航接收机输出时序是否满足设计要求等设计工作，也能作为完备的测试方法应用到科研生产测试工作中。本发明构建了一种新的测试、计算方法，与现有测试、计算方法相比具有测试时间花销小、测试流程自动化程度高和计算结果精度高等优点。

附图说明

图1为本发明的卫星接收机导航输出信号时序测试方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明详细说明。

一种卫星接收机导航输出信号时序测试方法包括四步，第一步，对同步脉冲信号h(t)和导航数据信号f(t)进行时域采样，分别得到两路时域离散信号

和

表示为：

其中，T代表时域采样的采样周期，按照待测卫星接收机导航输出信号时序的具体指标值来设置的T取值，δ(·)为单位冲激函数且表达式为：

第二步，对两路时域离散信号

和

通过逻辑门限判别的方式进行量化编码，得到数字信号表示式为：

其中

表示整数域，u(·)为单位阶跃函数且表达式为：

第三步，设计一种算法，计算第二步中数字信号特征，得到的同步脉冲信号的脉冲宽度τ_h、导航数据信号的波特率B、同步脉冲信号中脉冲与导航数据信号中数据包之间的间隔τ_hf，数学表达式为：

τ_h＝MT

τ_hf＝(k₂-k₁)T

其中，M代表同步脉冲信号的逻辑值中连续为1的点数；逻辑值由0变成1后统计逻辑值连续为1的点数N₁，紧接着统计逻辑值连续为0的点数N₂，延续上述过程n次，N_i表示其中的第i(i＝1,2,...n)次；k₁代表在同步脉冲信号的逻辑值由连续的1变为0时的标记量，k₂代表从标记k₁到导航输出数据信号的逻辑值由连续的0变为1时的标记量。

具体实施例中，本方法分为四个步骤，如下：

第一步、时域采样

按照待测卫星接收机导航输出信号时序的指标值，设置信号采样设备的采样周期T。为了有效测量产品的数据更新率f_s(同步脉冲信号频率)、脉冲与数据间隔、波特率等参数，必须要确保截取的信号片段包含一个完整的脉冲和数据包，即截取的信号片段的宽度τ_cut需满足：

现实中信号采样设备由于其自身存储有限等原因，其采样点数最大值为S_max，结合采样周期可得到信号采样设备所能截取到的信号片段长度τ_cut满足下式：

τ_cut＝TS_max

结合上述内容，可知信号采样设备的采样周期T的设置需要满足：

然后，用信号采样设备对同步脉冲信号h(t)和导航数据信号f(t)进行时域采样，分别得到两路时域离散信号

和

表示为：

第二步、量化编码；

根据卫星接收机导航输出信号的标称电平值，设置量化编码设备的逻辑判别门限V_th，量化编码设备把高于V_th的离散值判别为逻辑值1，低于V_th的离散值判别为逻辑值0，按照下式量化方法：

分别得到对应的两路数字信号

和

并保存为文本形式的数据；

第三步、计算方法

通过计算机读取第二步中保存文本形式的数据，其数据结构如下表所示：

采样点	同步脉冲采样点逻辑值	导航数据信号采样点逻辑值
			0	0	0
1	1	0
			2	1	0
…	…	…
			k	0	1
k+1	0	1
			…	…	…
S<sub>max</sub>	1	1

由上表可知，统计同步脉冲采样点的逻辑值连续为1的点数M，结合第一步中时域采样的采样周期T，可以得到此路同步脉冲信号的脉冲宽度τ_h＝MT；

由上表可知，统计同步脉冲采样点的逻辑值连续为1的片段之间连续的逻辑值0的点数N，可以得到数据更新率f_s＝NT；

由上表可知，在同步脉冲采样点的逻辑值由连续的1变为0时做一个标记k₁，从标记k₁开始统计逻辑值的点数，直到导航数据信号采样点的逻辑值由连续的0变为1时做另一标记k₂，得到同步脉冲信号中脉冲与导航数据信号中数据包之间的间隔为τ_hf＝(k₂-k₁)T；

由上表可知，在导航数据信号采样点的逻辑值由0变成1后统计逻辑值连续为1的点数N₁，紧接着统计逻辑值连续为0的点数N₂，得到此路导航数据信号的高电平宽度τ_f1＝N₁T，低电平宽度τ_f0＝N₂T，延续上述过程n次，然后取平均值得到此路导航数据信号的波特率

Claims (2)

1.一种卫星接收机导航输出信号时序测试方法，其特征在于，本方法包括四步；

第一步、时域采样；

按照待测卫星接收机导航输出信号时序的指标值，设置信号采样设备的采样周期T；

第二步、量化编码；

根据卫星接收机导航输出信号的标称电平值，设置量化编码设备的逻辑判别门限V_th，量化编码设备把高于V_th的离散值判别为逻辑值1，低于V_th的离散值判别为逻辑值0，按照下式量化方法：

分别得到对应的两路数字信号

和

并保存为文本形式的数据；

为同步脉冲的时域离散信号，

为导航数据的时域离散信号；

第三步、计算方法

通过计算机读取第二步中保存文本形式的数据，统计同步脉冲采样点的逻辑值连续为1的点数M，结合第一步中时域采样的采样周期T，可以得到此路同步脉冲信号的脉冲宽度τ_h＝MT；

统计同步脉冲采样点的逻辑值连续为1的片段之间连续的逻辑值0的点数N，可以得到数据更新率f_s＝NT；

在同步脉冲采样点的逻辑值由连续的1变为0时做一个标记k₁，从标记k₁开始统计逻辑值的点数，直到导航数据信号采样点的逻辑值由连续的0变为1时做另一标记k₂，得到同步脉冲信号中脉冲与导航数据信号中数据包之间的间隔为τ_hf＝(k₂-k₁)T；

在导航数据信号采样点的逻辑值由0变成1后统计逻辑值连续为1的点数N₁，紧接着统计逻辑值连续为0的点数N₂，得到此路导航数据信号的高电平宽度τ_f1＝N₁T，低电平宽度τ_f0＝N₂T，延续上述过程n次，然后取平均值得到此路导航数据信号的波特率

2.如权利要求1所述的一种卫星接收机导航输出信号时序测试方法，其特征在于：所述第一步时域采样，为了有效测量产品的数据更新率f_s、脉冲与数据间隔、波特率参数，必须要确保截取的信号片段包含一个完整的脉冲和数据包，即截取的信号片段的宽度τ_cut需满足：

现实中信号采样设备由于其自身存储有限的原因，其采样点数最大值为S_max，结合采样周期可得到信号采样设备所能截取到的信号片段长度τ_cut满足下式：

τ_cut＝TS_max

结合上述内容，可知信号采样设备的采样周期T的设置需要满足：

然后，用信号采样设备对同步脉冲信号h(t)和导航数据信号f(t)进行时域采样，分别得到两路时域离散信号

和

表示为：

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