CN110850446B - 一种卫星信号监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种卫星信号监测方法及系统,该方法包括以下步骤:步骤1、获取无环境干扰下的卫星导航接收机收到的信号的噪声功率;步骤2、以步骤1获取的噪声功率为基准,以输入给卫星导航接收机不同功率信号的方式标定一定范围的噪声功率值,并将所述一定范围的噪声功率值与功率字进行对应并输出功率字;步骤3、根据所述功率字大小判断卫星导航接收机收到的信号是否受到干扰或者信号传输链路是否正常。本发明方案为卫星接收机出现信噪比降低或不定位时进行问题排查提供准确的依据,且设计的算法和系统构成与现有技术相比简单易行,具有很好地工程应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及卫星信号处理领域,尤其涉及一种卫星信号监测方法及系统。
背景技术
卫星导航系统包含GPS、GLONASS、“北斗”、GALILEO、“准天顶”等全球和区域增强系统,由于导航卫星的轨道高度距地球表面约为2~3万公里,所以卫星导航信号到达地球表面十分微弱,通常隐藏在背景噪声之下。卫星导航接收机通过相关处理得到扩频增益将卫星导航信号从背景噪声中提取出来,得到伪距观测量和导航电文等信息,实现定位测速功能。一般情况下卫星导航信号低于背景噪声20~30dB(背景噪声的百分之一到千分之一),很容易受到干扰。实验表明,一部1W功率的GPS干扰机当天线指向不超过20°仰角时,可以对200公里范围内的普通C/A码接收机进行干扰。因此为了对卫星导航接收机尤其是重要应用中的卫星接收机的定位状态进行分析,有必要对卫星导航接收机接收的信号及其传输情况进行监测。
卫星导航信号的频段极易受到空间中存在的各种各样的“有意”或“无意”干扰的影响,其中包括通信信号、广播信号、雷达信号、设备电磁泄露和辐射以各种干扰机产生的有意干扰。大多数情况下,这些干扰只会造成卫星导航接收机接收信号载噪比的降低,但严重情况下也会造成接收机跟踪环路失锁,从而使卫星导航接收机出现不定位现象。同时,卫星导航接收机一般不超过4bit量化对输入信号进行数字采样,当由于元器件故障或者信号馈线损坏造成信号衰减后,也很容易对接收信号的载噪比造成影响甚至产生不定位现象。
目前,已经出现了针对卫星信号导航频段干扰信号的识别系统,并通过构建监测系统对25~3000MHz宽频带范围内干扰信号进行监测,但相关算法或系统比较复杂,无法集成在卫星接收机中用于为信噪比降低或不定位时进行问题排查提供准确的依据。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足,提供了一种卫星信号监测方法及系统,能够解决上述现有技术中存在的技术问题。
本发明的技术解决方案如下:
根据一方面,提供一种卫星信号监测方法,该方法包括以下步骤:
步骤1、获取无环境干扰下的卫星导航接收机收到的信号的噪声功率;
步骤2、以步骤1获取的噪声功率为基准,以输入给卫星导航接收机不同功率信号的方式标定一定范围的噪声功率值,并将所述一定范围的噪声功率值与功率字进行对应并输出功率字;
步骤3、根据所述功率字大小判断卫星导航接收机收到的信号是否受到干扰或者信号传输链路是否正常。
进一步地,所述卫星导航接收机接收到的信号为:卫星导航接收机AD采样的数字中频信号。
进一步地,所述步骤1具体包括:
1.1将卫星接收机的接收天线放置在屏蔽箱中;
1.2计算卫星导航接收机收到的信号的均方值并进行记录即得所述噪声功率。
进一步地,通过下述公式计算卫星导航接收机收到的信号的均方值:
E(X2)=E(X+D)2-E(D)2;
其中,X表示交流信号;D表示直流信号;X+D为卫星导航接收机收到的信号。
进一步地,所述步骤2具体包括:
2.1以信号发生器作为卫星导航接收机的信号的输入端,且所述信号发生器不设置在屏蔽箱中;
2.2调节所述信号发生器的输出功率直至卫星导航接收机收到的信号的噪声功率与所述步骤1相同;
2.3以步骤2.2中得到的噪声功率为基准,以标定要求为间隔依次放大或缩小所述信号发生器的输出功率,并记录相应的卫星导航接收机收到的信号的噪声功率;
2.4将步骤2.3得到的不同的噪声功率与功率字相对应并输出功率字。
进一步地,所述步骤3具体包括:
以步骤2.2中得到的噪声功率相对应的功率字为基准功率字;
若输出功率字大于所述基准功率字,则判定卫星导航接收机收到的信号存在干扰;
若输出功率字小于所述基准功率字,则判定卫星信号的传播链路工作异常。
根据另一方面,提供一种卫星信号监测系统,该系统包括:卫星导航接收机、卫星接收天线、屏蔽箱、信号发生装置、噪声功率计算模块、噪声功率记录模块、处理模块以及判断模块;所述卫星信号监测系统包括第一工作状态和第二工作状态;
第一工作状态下,所述卫星接收天线设置在所述屏蔽箱中,卫星导航接收机与所述卫星接收天线连接并接收信号;所述噪声功率计算模块用于计算所述卫星导航接收机接收到的信号的噪声功率;所述噪声功率记录模块用于将所述噪声功率计算模块计算得到的噪声功率记录下来;
第二工作状态下,所述信号发生装置与所述卫星导航接收机连接,用于向所述卫星导航接收机输出不同功率信号,所述噪声功率计算模块用于计算所述卫星导航接收机接收到的信号的噪声功率;所述噪声功率记录模块用于将所述噪声功率计算模块计算得到的噪声功率记录下来;其中,所述信号发生装置具有第一工作状态与第二工作状态,所述信号发生装置在第一工作状态下,其相应的输出功率设置为:所述输出功率使得所述噪声功率记录模块记录的噪声功率与系统第一工作状态下的噪声功率相同;所述信号发生装置在第二工作状态下,其相应的输出功率设置为:以其第一工作状态下的噪声功率为基准,以标定要求为间隔依次放大或缩小;
所述处理模块用于将系统第二工作状态下得到的噪声功率与功率字相对应并输出功率字;
所述判断模块用于根据所述功率字大小判断卫星导航接收机收到的信号是否受到干扰或者信号传输链路是否正常。
进一步地,所述噪声功率计算模块对卫星导航接收机AD采样的数字中频信号进行计算;所述噪声功率计算模块配置为FPGA仿真器,并通过下述公式计算卫星导航接收机收到的信号的均方值即噪声功率:
E(X2)=E(X+D)2-E(D)2;
其中,X表示交流信号;D表示直流信号;X+D为卫星导航接收机收到的信号。
进一步地,所述噪声功率记录模块包括ChipScope,通过ChipScope工具记录所述均方值;和/或,所述信号发生装置为信号发生器,所述信号发生器的输出端通过射频电缆接入所述卫星导航接收机的射频输入端。
进一步地,所述判断模块通过下述方式根据所述功率字大小判断卫星导航接收机收到的信号是否受到干扰或者信号传输链路是否正常:
所述判断模块以所述信号发生装置在第一工作状态对应的功率字为基准功率字;并将所述信号发生装置在第二工作状态对应的功率字与所述基准功率字进行比较,其中,若大于所述基准功率字,则判定卫星导航接收机收到的信号存在干扰;若小于所述基准功率字,则判定卫星信号的传播链路工作异常。
应用上述技术方案,提供一种卫星信号监测方法及系统,创新性地通过对卫星信号功率进行标定,利用卫星导航接收机输出的功率字判断输入天线的卫星信号是否存在干扰或者信号传输链路是否正常,并且为了保证结果的准确性,本发明先获取无环境干扰下的信号的噪声功率,并以为基准,以输入给卫星导航接收机不同功率信号的方式标定一定范围的噪声功率值,并以此获取相应的功率字。本发明方案不仅可以对卫星接收机的电磁工作环境和信号传输状态进行初步的判断,也为卫星接收机出现信噪比降低或不定位时进行问题排查提供准确的依据,且设计的算法和系统构成与现有技术相比简单易行,具有很好地工程应用前景。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解,其构成了说明书的一部分,用于例示本发明的实施例,并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明实施例提供的卫星信号监测系统在第一工作状态下的结构示意图;
图2示出了根据本发明实施例提供的卫星信号监测系统在第二工作状态下的结构示意图;
图3示出了根据本发明实施例提供的某型接收机数字中频均方值统计仿真;
(a)GPS信号数字中频均方值统计;(b)BD2信号数字中频均方值统计;
图4示出了根据本发明实施例提供的卫星信号监测方法的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
根据本发明一种实施例提供一种卫星信号监测方法,该方法包括以下步骤:
步骤1、获取无环境干扰下的卫星导航接收机收到的信号的噪声功率;
步骤2、以步骤1获取的噪声功率为基准,以输入给卫星导航接收机不同功率信号的方式标定一定范围的噪声功率值,并将所述一定范围的噪声功率值与功率字进行对应并输出功率字;
步骤3、根据所述功率字大小判断卫星导航接收机收到的信号是否受到干扰或者信号传输链路是否正常。
本发明实施例中,由于卫星接收天线正常情况下接收机收到的信号即为背景噪声,为了避免环境干扰对天线采集背景噪声的影响,所述步骤1中需要获取无环境干扰下的卫星导航接收机收到的信号的噪声功率,也即输入信号的交流均方值。
本发明实施例中,所述步骤2中,采用直接输入不同功率信号的方式标定信号功率,可以避免采用天线辐射标定时由于空间辐射、近场远场变换造成输入信号的不确定性。
应用此种配置方式,针对卫星导航信号微弱,极易受到干扰且传输链路状态容易对信号载噪比造成影响的问题,提供一种卫星信号监测方法,创新性地通过对卫星信号功率进行标定,利用卫星导航接收机输出的功率字判断输入天线的卫星信号是否存在干扰或者信号传输链路是否正常,并且为了保证结果的准确性,本发明先获取无环境干扰下的信号的噪声功率,并以为基准,以输入给卫星导航接收机不同功率信号的方式标定一定范围的噪声功率值,并以此获取相应的功率字。本发明方案不仅可以对卫星接收机的电磁工作环境和信号传输状态进行初步的判断,也为卫星接收机出现信噪比降低或不定位时进行问题排查提供准确的依据,且设计的算法和系统构成与现有技术相比简单易行,具有很好地工程应用前景。
在本发明中,为了保证方法的准确性,所述卫星导航接收机接收到的信号为:卫星导航接收机AD采样的数字中频信号。
也即本发明实施例中卫星导航接收机收到的信号均为该接收机AD采样的数字中频信号,通过对该信号的功率进行标定获取相应的功率字以对卫星接收机的定位状态判决提供依据。
在本发明中,如图1所示,为了获取无环境干扰下的卫星导航接收机收到的信号的噪声功率,所述步骤1具体包括:
1.1将卫星接收机的接收天线放置在屏蔽箱中;
1.2计算卫星导航接收机收到的信号的均方值并进行记录即得所述噪声功率。
本发明实施例中,通过将卫星接收天线置于屏蔽箱中标定背景噪声,避免了受到环境噪声的影响。
在本发明中,为了算卫星导航接收机收到的信号的均方值,优选通过下述公式计算卫星导航接收机收到的信号的均方值:
E(X2)=E(X+D)2-E(D)2;
其中,X表示交流信号;D表示直流信号;X+D为卫星导航接收机收到的信号。
应用此种配置方式,采用公式E(X2)=E(X+D)2-E(D)2计算输入信号的均方值,可见该计算方式剔除了直流功率,这样能够避免样信号直流偏置对功率统计值的影响,也即先计算出输入信号在统计时间内的平方和,同时通过累加平均的方式求出平均值,并将其平方与输入信号的平方和做差,算出输入信号的交流均方值即得到背景噪声功率。
作为本发明一种实施例,可通过FPGA中编写代码,即采用公式E(X2)=E(X+D)2-E(D)2实现对AD采样信号的均方值的计算。
作为本发明一种实施例,可通过ChipScop工具抓取上述FPGA计算出的AD采样信号的均方值。
在本发明中,如图2所示,为了实现以输入给卫星导航接收机不同功率信号的方式标定一定范围的噪声功率值,所述步骤2具体包括:
2.1以信号发生器作为卫星导航接收机的信号的输入端,且所述信号发生器不设置在屏蔽箱中;
2.2调节所述信号发生器的输出功率直至卫星导航接收机收到的信号的噪声功率与所述步骤1相同;
2.3以步骤2.2中得到的噪声功率为基准,以标定要求为间隔依次放大或缩小所述信号发生器的输出功率,并记录相应的卫星导航接收机收到的信号的噪声功率;
2.4将步骤2.3得到的不同的噪声功率与功率字相对应并输出功率字。
应用此种配置方式,采用信号发生器直接输入的方式标定信号功率,可以避免采用天线辐射标定时由于空间辐射、近场远场变换造成输入信号的不确定性,其中,首先调整信号发生器的输出功率使其与天线置于屏蔽罩中ChipScope中观察的数字中频均方值相同,以此时信号发生器的输出功率为基准进行功率标定,再通过标定要求间隔依次放大或缩小所述信号发生器的输出功率,进而得到不同的噪声功率,为后续判断卫星导航接收机收到的信号是否受到干扰或者信号传输链路是否正常提供准确依据。
本发明实施例中,所述步骤2.2以及步骤2.3中,其计算和记录噪声功率的手段与步骤1保持一致,即通过FPGA以E(X2)=E(X+D)2-E(D)2计算噪声功率并通过ChipScope记录该噪声功率。
本发明实施例中,可将信号发生器的发射频率设为接收机的射频频率(即将卫星天线馈线从接收机的射频连接器中拔出,并将信号发生器的射频输出口通过馈线输出到接收机的射频连接器中),输出为单载波方式(工作频率与卫星信号的射频频率相同),然后通过调节信号发生器输出功率的方式使ChipScope中的输入数字中频的均方值与卫星接收天线置于屏蔽箱时数字中频的均方值相同。
本发明实施例中,获取不同噪声功率相对应的功率字为本领域公知技术,在此不再详细赘述。
此外,本领域技术人员应当理解,所述的标定要求可根据实际需要进行选择,例如3dB。
进一步地,在本发明中,所述步骤3具体包括:
以步骤2.2中得到的噪声功率相对应的功率字为基准功率字;
若输出功率字大于所述基准功率字,则判定卫星导航接收机收到的信号存在干扰;
若输出功率字小于所述基准功率字,则判定卫星信号的传播链路工作异常。
应用此种配置方式,通过上述步骤3设计的判定准则即可准确判定卫星导航接收机收到的信号是否存在干扰以及卫星信号的传播链路工作是否异常,从而为卫星接收机的定位状态判决提供依据。
由此可见,本发明方法与现有技术相比简单易行,不仅创新性地通过对卫星信号功率进行标定,利用卫星导航接收机输出的功率字实现了判断输入天线的卫星信号是否存在干扰或者信号传输链路是否正常;而且在功率标定过程中,克服输入AD直流偏置、环境干扰以及通过天线辐射方式标定信号功率不准确的问题,至少具有以下优点:可以自动去除信号中的直流偏置,只计算交流信号的均方值;利用屏蔽箱真正标定了背景噪声,避免环境干扰对基准功率的影响;通过信号发生器功率直接输入的方式,保证信号发生器输出信号功率与卫星接收机接收功率相符;该方法科学、规范、简单易行,具有很好的实用价值。
如图1-2所示,根据另一实施例提供一种卫星信号监测系统,该系统包括:卫星导航接收机、卫星接收天线、屏蔽箱、信号发生装置、噪声功率计算模块、噪声功率记录模块、处理模块以及判断模块;所述卫星信号监测系统包括第一工作状态和第二工作状态;第一工作状态下,所述卫星接收天线设置在所述屏蔽箱中,卫星导航接收机与所述卫星接收天线连接并接收信号;所述噪声功率计算模块用于计算所述卫星导航接收机接收到的信号的噪声功率;所述噪声功率记录模块用于将所述噪声功率计算模块计算得到的噪声功率记录下来;第二工作状态下,所述信号发生装置与所述卫星导航接收机连接,用于向所述卫星导航接收机输出不同功率信号,所述噪声功率计算模块用于计算所述卫星导航接收机接收到的信号的噪声功率;所述噪声功率记录模块用于将所述噪声功率计算模块计算得到的噪声功率记录下来;其中,所述信号发生装置具有第一工作状态与第二工作状态,所述信号发生装置在第一工作状态下,其相应的输出功率设置为:所述输出功率使得所述噪声功率记录模块记录的噪声功率与系统第一工作状态下的噪声功率相同;所述信号发生装置在第二工作状态下,其相应的输出功率设置为:以其第一工作状态下的噪声功率为基准,以标定要求为间隔依次放大或缩小;所述处理模块用于将系统第二工作状态下得到的噪声功率与功率字相对应并输出功率字;所述判断模块用于根据所述功率字大小判断卫星导航接收机收到的信号是否受到干扰或者信号传输链路是否正常。
应用此种配置方式,提供一种卫星信号监测系统,创新性地通过对卫星信号功率进行标定,利用卫星导航接收机输出的功率字判断输入天线的卫星信号是否存在干扰或者信号传输链路是否正常,并且为了保证结果的准确性,本发明先获取无环境干扰下的信号的噪声功率,并以为基准,以输入给卫星导航接收机不同功率信号的方式标定一定范围的噪声功率值,并以此获取相应的功率字。本发明方案不仅可以对卫星接收机的电磁工作环境和信号传输状态进行初步的判断,也为卫星接收机出现信噪比降低或不定位时进行问题排查提供准确的依据,且系统构成与现有技术相比简单易行,具有很好地工程应用前景。
本发明实施例中,所述噪声功率计算模块对卫星导航接收机AD采样的数字中频信号进行计算;所述噪声功率计算模块配置为FPGA仿真器,并通过下述公式计算卫星导航接收机收到的信号的均方值即噪声功率:
E(X2)=E(X+D)2-E(D)2;
其中,X表示交流信号;D表示直流信号;X+D为卫星导航接收机收到的信号。
本发明实施例中,所述噪声功率记录模块包括ChipScope,通过ChipScope工具记录所述均方值;和/或,所述信号发生装置为信号发生器,所述信号发生器的输出端通过射频电缆接入所述卫星导航接收机的射频输入端。
本发明实施例中,所述判断模块通过下述方式根据所述功率字大小判断卫星导航接收机收到的信号是否受到干扰或者信号传输链路是否正常:所述判断模块以所述信号发生装置在第一工作状态对应的功率字为基准功率字;并将所述信号发生装置在第二工作状态对应的功率字与所述基准功率字进行比较,其中,若大于所述基准功率字,则判定卫星导航接收机收到的信号存在干扰;若小于所述基准功率字,则判定卫星信号的传播链路工作异常。
本发明实施例的监测系统的实现原理可具体参考在前监测方法的实现原理,在此不再详细赘述。
为了对本发明实施例提供的卫星信号监测方法及系统有更详细的了解,下面以具体实施例进行说明。
如图1-4所示,本发明实施例的原理是:对卫星导航接收机采集的数字中频信号计算交流均方值,并通过屏蔽箱屏蔽使其与背景噪声的功率相对应;然后利用信号发生器通过直接射频输入的方式输入射频信号,并通过调节信号发生器功率使ChipScope采集的数字中频信号均方值与屏蔽箱时计算出的数字中频信号均方值相同从而获得天线背景噪声功率信号对应的信号发生器功率;将信号发生器的输出功率以背景噪声功率为基准,然后再以标定间隔依此放大或缩小其输出功率,并分别记录ChipScope中得到的数字中频信号的均方值。最后以背景噪声计算的数字中频的均方值为基准,将信号发生器不同输出功率计算出的数字中频的均方值与不同的功率字进行对应,并将功率字输出即可估算出天线处的信号是否存在干扰以及信号传输链路是否正常,如图4所示,具体实施步骤如下:
计算背景噪声的功率
a)、将卫星导航接收机天线置于屏蔽罩中,在FPGA中利用公式E(X2)=E(X+D)2-E(D)2对输入数字中频信号求平方并在统计时间内计算平方和,同时在统计时间内对输入信号进行累加计算均值得到直流偏置,然后将输入信号平方和与直流偏置平方做差,得到背景噪声信号均方值;
找出背景噪声对应的信号发生器功率
b)、将信号发生器输出直接接入卫星接收机射频输入端,设置信号发生器输出单载波信号,同时输出频率与卫星导航频点相同。通过ISE中的ChipScope观察计算的数字中频均方值,然后调节信号发生器的输出功率使计算的数字中频均方值与步骤a)中背景噪声对应的数字中频均方值相等,记录此时信号发生器的输出功率;
进行功率标定
c)、以步骤b)中得到的与背景噪声数字中频的均方值相同的信号发生器功率为基准,以功率标定步进为增减量依此放大和缩小信号发生器的输入功率,并分别记录ChipSsope中抓取的数字中频信号的均方值。最后以背景噪声对应的功率为基础依此将各个不同功率与不同的功率字相对应,即可获得卫星导航接收机输入不同功率时的功率字;
d)、输出功率字
将卫星导航接收机工作中的功率字输出,即可估算出此时输入到卫星导航接收机的功率强度,从而判断是否存在信号干扰或信号传输损失。
图3给出了某型接收机进行输入信号均方值计算的仿真图,统计周期为65536个系统工作时钟;表1为某型接收机输入信号强度与功率字的对应关系,统计周期为200ms。
表1某型接收机GPS和BD2功率字与输入功率标定值
如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用,和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。
应该强调,术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。
本发明以上的方法可以由硬件实现,也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序,当该程序被逻辑部件所执行时,能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件,或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质,如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。
这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的,因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外,由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变,因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作,而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
Claims (10)
1.一种卫星信号监测方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1、获取无环境干扰下的卫星导航接收机收到的信号的噪声功率;
步骤2、以步骤1获取的噪声功率为基准,以输入给卫星导航接收机不同功率信号的方式标定一定范围的噪声功率值,并将所述一定范围的噪声功率值与功率字进行对应并输出功率字;
步骤3、根据所述功率字大小判断卫星导航接收机收到的信号是否受到干扰或者信号传输链路是否正常。
2.根据权利要求1所述的一种卫星信号监测方法,其特征在于,所述卫星导航接收机接收到的信号为:卫星导航接收机AD采样的数字中频信号。
3.根据权利要求2所述的一种卫星信号监测方法,其特征在于,所述步骤1具体包括:
1.1将卫星接收机的接收天线放置在屏蔽箱中;
1.2计算卫星导航接收机收到的信号的均方值并进行记录即得所述噪声功率。
4.根据权利要求3所述的一种卫星信号监测方法,其特征在于,通过下述公式计算卫星导航接收机收到的信号的均方值:
E(X2)=E(X+D)2-E(D)2;
其中,X表示交流信号;D表示直流信号;X+D为卫星导航接收机收到的信号。
5.根据权利要求4所述的一种卫星信号监测方法,其特征在于,所述步骤2具体包括:
2.1以信号发生器作为卫星导航接收机的信号的输入端,且所述信号发生器不设置在屏蔽箱中;
2.2调节所述信号发生器的输出功率直至卫星导航接收机收到的信号的噪声功率与所述步骤1相同;
2.3以步骤2.2中得到的噪声功率为基准,以标定要求为间隔依次放大或缩小所述信号发生器的输出功率,并记录相应的卫星导航接收机收到的信号的噪声功率;
2.4将步骤2.3得到的不同的噪声功率与功率字相对应并输出功率字。
6.根据权利要求5所述的一种卫星信号监测方法,其特征在于,所述步骤3具体包括:
以步骤2.2中得到的噪声功率相对应的功率字为基准功率字;
若输出功率字大于所述基准功率字,则判定卫星导航接收机收到的信号存在干扰;
若输出功率字小于所述基准功率字,则判定卫星信号的传播链路工作异常。
7.一种卫星信号监测系统,其特征在于,所述系统包括:卫星导航接收机、卫星接收天线、屏蔽箱、信号发生装置、噪声功率计算模块、噪声功率记录模块、处理模块以及判断模块;所述卫星信号监测系统包括第一工作状态和第二工作状态;
第一工作状态下,所述卫星接收天线设置在所述屏蔽箱中,卫星导航接收机与所述卫星接收天线连接并接收信号;所述噪声功率计算模块用于计算所述卫星导航接收机接收到的信号的噪声功率;所述噪声功率记录模块用于将所述噪声功率计算模块计算得到的噪声功率记录下来;
第二工作状态下,所述信号发生装置与所述卫星导航接收机连接,用于向所述卫星导航接收机输出不同功率信号,所述噪声功率计算模块用于计算所述卫星导航接收机接收到的信号的噪声功率;所述噪声功率记录模块用于将所述噪声功率计算模块计算得到的噪声功率记录下来;其中,所述信号发生装置具有第一工作状态与第二工作状态,所述信号发生装置在第一工作状态下,其相应的输出功率设置为:所述输出功率使得所述噪声功率记录模块记录的噪声功率与系统第一工作状态下的噪声功率相同;所述信号发生装置在第二工作状态下,其相应的输出功率设置为:以其第一工作状态下的噪声功率为基准,以标定要求为间隔依次放大或缩小;
所述处理模块用于将系统第二工作状态下得到的噪声功率与功率字相对应并输出功率字;
所述判断模块用于根据所述功率字大小判断卫星导航接收机收到的信号是否受到干扰或者信号传输链路是否正常。
8.根据权利要求7所述的一种卫星信号监测系统,其特征在于,所述噪声功率计算模块对卫星导航接收机AD采样的数字中频信号进行计算;所述噪声功率计算模块配置为FPGA仿真器,并通过下述公式计算卫星导航接收机收到的信号的均方值即噪声功率:
E(X2)=E(X+D)2-E(D)2;
其中,X表示交流信号;D表示直流信号;X+D为卫星导航接收机收到的信号。
9.根据权利要求8所述的一种卫星信号监测系统,其特征在于,所述噪声功率记录模块包括ChipScope,通过ChipScope工具记录所述均方值;和/或,所述信号发生装置为信号发生器,所述信号发生器的输出端通过射频电缆接入所述卫星导航接收机的射频输入端。
10.根据权利要求7-9任一项所述的一种卫星信号监测系统,其特征在于,所述判断模块通过下述方式根据所述功率字大小判断卫星导航接收机收到的信号是否受到干扰或者信号传输链路是否正常:
所述判断模块以所述信号发生装置在第一工作状态对应的功率字为基准功率字;并将所述信号发生装置在第二工作状态对应的功率字与所述基准功率字进行比较,其中,若大于所述基准功率字,则判定卫星导航接收机收到的信号存在干扰;若小于所述基准功率字,则判定卫星信号的传播链路工作异常。
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