CN111308506A - 星基增强系统的地面测试方法及装置、存储介质 - Google Patents

星基增强系统的地面测试方法及装置、存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种星基增强系统(SBAS)地面测试方法及装置。该方法包括：直接从星基增强系统地面数据处理中心服务器获取实时解算的增强信息，通过基带处理器完成SBAS增强信息调制并生成中频信号，之后利用上变频器将中频信号转换为导航系统L频段信号，并与导航系统天线对天实收的信号合路后发给接收机，接收机综合利用导航系统信号和SBAS信号实时定位解算，进而完成从SBAS增强信息生成到终端定位验证的地面实时闭环测试。通过本申请实施例提供的技术方案，在不具备GEO卫星转发条件或者当SBAS系统处于开发测试阶段时，也可完成对SBAS服务性能的实时闭环测试，不仅在测试地点、测试时间上更加灵活，而且提高了对SBAS服务性能测试的效率。

Description

星基增强系统的地面测试方法及装置、存储介质
技术领域
本申请实施例涉及卫星导航技术，涉及但不限于一种星基增强系统的地面测试方法及装置、存储介质。
背景技术
星基增强系统(SBAS，Satellite-Based Augmentation System)旨在提高基本卫星导航系统在精度、完好性、连续性和可用性方面的水平，以满足民航等生命安全用户的使用需求。SBAS通过地球静止轨道卫星搭载的卫星导航增强信号转发器，向用户实时提供广播星历、时钟改正信息、电离层改正信息和相应的完好性信息，最终实现对基本卫星导航系统服务性能的提升。
考虑到国际竞争的加剧以及更高的服务性能需求，国内外专家对于星基增强系统服务性能提升的研究及系统建设工作一直在持续，SBAS性能的测试也在反复的进行，简单、便捷的测试方法及装置将会大大提高测试效率。
遗憾的是，目前针对SBAS的测试仍停留在初步阶段，测试手段都过于繁杂且效率较低，不能很好地满足实际应用场景。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种星基增强系统的地面测试方法及装置、存储介质。
第一方面，本申请提供一种星基增强系统的地面测试方法，所述方法包括：
获取星基增强系统地面数据处理中心实时解算的SBAS增强信息；
对SBAS增强信息调制并生成中频信号；
将所述中频信号上变频为导航系统L频段信号，将所述L频段信号与导航系统天线实时接收的信号进行合路处理，将合路后的信号发送至接收机；
接收机接收所述合路后的信号，利用所接收的合路后的信号实时定位解算，以对定位对象进行定位验证。
在一些实施例中，所述获取实时解算SBAS增强信息，包括：
向所述星基增强系统地面数据处理中心服务器发送请求消息，接收所述地面数据处理中心服务器发送的响应消息，从所述响应消息中解析出所述SBAS实时增强信息。
在一些实施例中，所述将所述SBAS增强信息调制并生成中频信号，包括：
通过基带处理器对所述SBAS增强信息进行调制并生成中频信号；所述SBAS增强信息包括所述星基增强系统地面数据处理中心服务器编码输出的航空无线电技术委员会(RTCA，Radio Technical Commission for Aeronautic)格式的信息流。
在一些实施例中，所述将所述中频信号上变频为导航系统L频段信号，将所述L频段信号与导航系统天线实时接收的信号进行合路处理，包括：
通过上变频器将所述中频信号转换到所述导航系统L频段信号；
将上变频器输出的导航系统L频段信号与所述导航系统天线实时接收的信号进行合路处理。
在一些实施例中，所述利用所接收的合路后的信号实时定位解算，包括：
所述接收机接收所述导航系统发送的信号，综合利用所述导航系统信号和所述SBAS信号进行实时定位解算，进而完成从SBAS增强信息生成到终端定位验证的地面实时闭环测试。
在一些实施例中，所述通过基带处理器完成SBAS增强信息调制并生成中频信号，包括：
对获取的SBAS增强信息流进行前向纠错(FEC，Forward Error Correction)编码、扩频及调制，生成中频信号。
在一些实施例中，根据所述接收机综合利用导航系统信号和SBAS信号实时定位解算，进而完成从SBAS增强信息生成到终端定位验证的地面实时闭环测试，包括：
使用所接收的所述合路后的信号，其中信号内容包括：导航系统广播星历、SBAS增强信息等。
利用所述导航系统广播星历及所述SBAS增强信息实时进行终端定位，多次测试，统计、分析定位结果，完成星基增强系统终端定位性能测试。
本申请实施例中的导航系统可以为全球导航卫星系统(GNSS，Global NavigationSatellite System)。
第二方面，本申请实施例提供一种星基增强系统的地面测试装置，所述装置包括：
接收处理模块，用于接收星基增强系统地面数据处理中心服务器输出的SBAS实时增强信息，通过基带处理器完成SBAS增强信息调制并生成中频信号；
变频模块，用于将所述中频信号转换到导航系统L频段信号；
合路模块，用于将所述导航系统L频段信号与所述导航系统天线对天实收的信号进行合路，将合路后的信号发送；
定位解算模块，用于利用所接收到的所述导航系统信号和SBAS信号实时进行定位解算。
第三方面，本申请实施例提供一种星基增强系统的地面测试装置，所述装置至少包括：处理器和用于存储能够在所述处理器上运行的可执行指令的存储器，其中：
处理器用于运行所述可执行指令时，所述可执行指令执行上述任一项星基增强系统的地面测试方法中的步骤。
第四方面，本申请实施例提供一种非临时性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现上述任一项星基增强系统的地面测试方法中的步骤。
本申请实施例的星基增强系统的地面测试方法，直接从星基增强系统(SBAS)地面数据处理中心服务器获取实时解算的增强信息，通过基带处理器将增强信息转换成中频信号，再通过上变频器将中频信号转换到导航系统L频段信号，并与导航系统天线对天实收信号合路后一起发给接收机，不需要地球静止轨道(GEO，the Geostationary Orbit)卫星转发器即可实时完成星基增强系统(SBAS)终端定位性能测试。基于此，本申请实施例的技术方案与传统技术相比，至少具有以下的有益效果：
(1)本申请实施例的技术方案采用地面测试的方法对星基增强系统实时进行服务性能测试，与传统的星基增强系统终端测试不同，本申请实施例直接从星基增强系统(SBAS)的地面数据处理中心服务器获取实时解算的增强信息，通过基带处理器完成SBAS增强信息调制并生成中频信号，之后利用上变频器将中频信号转换到导航系统L频段信号，并与导航系统天线对天实收的信号合路后发给接收机，接收机综合利用导航系统信号和SBAS信号实时定位解算，进而完成从SBAS增强信息生成到终端定位验证的地面实时闭环测试，而非通过地球静止轨道(GEO)卫星转发完成星基增强系统终端定位性能测试，对测试条件的要求更低。
(2)本申请实施例的技术方案中，对于星基增强系统测试可以不用等待GEO卫星和配套地面上注系统完全具备状态，可直接通过地面测试装置进行终端定位性能测试，节省了系统研制过程中调试、测试迭代的时间。
(3)本申请实施例中星基增强系统通过地面测试装置进行性能测试，整个测试环节不需要GEO卫星即可完成测试，对于星基增强系统服务性能方面的测试不仅大大降低测试成本，而且对测试地点、时间的选择上更加灵活，节省了更多的人力、物力。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种星基增强系统的地面测试方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的另一种星基增强系统的地面测试方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的一种星基增强地面测试装置的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种星基增强地面测试装置的实体结构示意图。
具体实施方式
图1为本申请实施例提供的一种星基增强系统的地面测试方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤101、获取星基增强系统地面数据处理中心实时解算的增强信息；
具体地，向所述星基增强系统地面数据处理中心服务器发送请求消息，接收所述地面数据处理中心服务器发送的响应消息，从所述响应消息中解析出所述SBAS增强信息。
步骤102、对SBAS增强信息调制并生成中频信号；
通过基带处理器对所述增强信息进行调制并生成中频信号；所述增强信息包括所述星基增强系统地面数据处理中心服务器编码输出的航空无线电技术委员会(RTCA)格式的信息流。
步骤103、将中频信号转换到导航系统L频段信号并与导航系统天线对天实收的信号合路输出；
具体地，将所述中频信号调制为导航系统L频段信号，将所述L频段信号与导航系统天线实时接收的信号进行合路处理，将合路后的信号发送至接收机。
步骤104、接收机利用合路后的信号实时定位解算。
上述增强信息为星基增强系统地面数据处理中心利用导航系统实时观测数据实时解算输出的改正参数，按照RTCA格式编码的实时数据流，包括：卫星星历改正参数、卫星时钟改正参数、电离层改正数和相应的完好性信息。
在一些实施例中，所述对SBAS增强信息调制并生成中频信号，包括：
通过基带处理器对RTCA格式的SBAS增强信息流进行前向纠错(FEC，ForwardError Correction)编码、扩频及调制，生成中频信号。
FEC编码：对上行数据进行前向纠错编码。
伪随机噪声(PRN，Pseudo Random Noise)码生成：根据用户配置生成相应的PRN码。
扩频：对于导航系统L1信号使用1.023MHz码速率扩频，对于导航系统L5信号使用10.23MHz码速率扩频。
调制：对L1信号使用二进制相移键控(BPSK，Binary Phase Shift Keying)调制，对L5信号使用正交相移键控(QPSK，Quadrature Phase Shift Keying)调制。
在一些实施例中，所述将中频信号转换到L频段信号并与导航系统天线对天实收的信号合路输出，包括：
利用上变频器将接收的所述中频信号转换到导航系统L频段信号输出。
通过合路器将所述导航系统L频段信号和导航系统天线对天实收信号合路成一路信号发给接收机。
在一些实施例中，所述接收机利用合路后的信号实时定位解算，包括：
接收机综合利用所述合路后的信号实时进行定位解算，计算定位精度，统计分析星基增强系统服务性能。
图2是一示例性实施例提供的星基增强系统地面测试方法的流程图。
步骤201、获取星基增强系统地面数据处理中心服务器生成的增强信息，其中SBAS增强信息是由地面数据处理中心利用导航系统实时数据流通过导航系统卫星星历钟差确定、电离层建模等生成，然后按照RTCA格式进行编码输出的RTCA格式的SBAS增强信息流。
步骤202、基带处理器对所述RTCA格式的SBAS增强信息流进行FEC编码、扩频及调制，生成中频信号输出。
步骤203、上变频器对接收的基带处理器输出的中频信号进行变频处理，将中频信号转换到导航系统L频段的信号。
步骤204、导航系统天线对天实收导航系统卫星信号，并将接收到的信号送入合路器。
步骤205、合路器将接收的导航系统天线对天实收的信号和上变频器输出的导航系统L频段信号合路成一路信号发送给接收机。
步骤206、接收机综合利用导航系统信号和SBAS信号实时进行定位解算。
本申请实施例还提供一种星基增强系统的地面测试装置，如图3所示，该装置300包括：
接收处理模块301，获取星基增强系统地面数据处理中心实时解算的增强信息，通过基带处理器完成SBAS增强信息调制并生成中频信号；
变频模块302，上变频器将所述中频信号转换到导航系统L频段信号；
合成模块303，合路器将导航系统L频段信号与导航系统天线对天实收的信号合路后发给接收机；
定位解算模块304，接收机综合利用导航系统信号和SBAS信号实时进行定位解算。
在一些实施例中，所述增强信息，包括：星基增强系统地面数据处理中心服务器生成的RTCA格式的实时信息流，包括卫星星历改正参数、卫星时钟改正参数、电离层改正数和相应的完好性信息。
在一些实施例中，所述接收处理模块，包括：
第一接收处理子模块，直接从星基增强系统(SBAS)地面数据处理中心服务器获取实时解算的增强信息。
在一些实施例中，所述接收处理模块，包括：
第二接收处理子模块，对获取的SBAS增强信息进行编码、扩频及调制，生成中频信号输出。
在一些实施例中，所述变频模块，包括：
上变频器对基带处理器输出的中频信号进行上变频处理，将中频信号转换到导航系统L频段信号输出；
在一些实施例中，所述合路模块，包括：
通过合路器将上变频模块输出的导航系统L频段信号和导航系统天线对天实收的信号合路成一路信号发给接收机；
在一些实施例中，所述定位解算模块，包括：
定解算位模块，接收机综合利用合路后的信号实时进行定位解算，确定星基增强系统的服务性能。
以上装置实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本申请实施例中的星基增强系统的地面测试装置未披露的技术细节，请参照本申请实施例中的星基增强系统的地面测试方法实施例的描述而理解。
对应地，本申请实施例提供星基增强系统的地面测试装置，包括处理器和定位器，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例提供的增强信息调制中频信号、上变频及与导航系统天线对天实收信号合路后输出步骤，所述定位器执行所述程序实现SBAS终端定位解算。
需要说明的是，图4为本申请实施例中星基增强系统的地面测试装置的一种实体示意图，如图4所示，该星基增强系统的地面测试装置实体包括：接收器401、处理器402、存储器403和定位器404，接收器401将从星基增强系统地面数据处理中心服务器接收的增强信息发给处理器402进行处理，处理器402对接收的SBAS增强信息调制生成中频信号，然后上变频转换到导航系统L频段信号，最后与导航系统天线对天实收信号合路后输出给定位器404，定位器404综合利用合路后的信号实时进行定位解算，多次测试，统计、分析定位结果，完成星基增强系统终端定位性能测试。存储器403存储能够在所述处理器402上运行的可执行指令，以使所述处理器402能够完成定位性能测试。
本申请实施例还记载了一种非临时性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现上述实施例的星基增强系统的地面测试方法中的步骤。
应理解，本申请中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
需要说明的是，在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
以上所述，仅为本申请的实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种星基增强系统的地面测试方法，其特征在于，所述方法包括：
获取星基增强系统地面数据处理中心实时解算的SBAS增强信息；
将所述SBAS增强信息调制并生成中频信号；
将所述中频信号上变频为导航系统L频段信号，将所述L频段信号与导航系统天线实时接收的信号进行合路处理，将合路后的信号发送至接收机；
接收机接收所述合路后的信号，利用所接收的合路后的信号实时定位解算，以对定位结果进行验证。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取星基增强系统地面数据处理中心实时解算的SBAS增强信息，包括：
向所述星基增强系统地面数据处理中心服务器发送请求消息，接收所述地面数据处理中心服务器发送的响应消息，从所述响应消息中解析出所述SBAS实时增强信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述SBAS增强信息调制并生成中频信号，包括：
通过基带处理器对所述SBAS增强信息进行调制并生成中频信号；所述SBAS增强信息包括所述星基增强系统地面数据处理中心服务器编码输出的航空无线电技术委员会(RTCA)格式的信息流。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述中频信号上变频为导航系统L频段信号，将所述L频段信号与导航系统天线实时接收的信号进行合路处理，包括：
通过上变频器将所述中频信号转换到所述导航系统L频段信号；
将上变频器输出的导航系统L频段信号与所述导航系统天线实时接收的信号进行合路处理。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收机接收所述合路后的信号，利用所接收的合路后的信号实时定位解算，包括：
所述接收机接收所述合路后的信号，综合利用所述导航系统信号和所述SBAS增强信息进行实时定位解算，进而完成从SBAS增强信息生成到终端定位验证的地面实时闭环测试。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过基带处理器对所述SBAS增强信息进行调制并生成中频信号，包括：
对获取的SBAS增强信息流进行前向纠错FEC编码、扩频及调制，生成中频信号。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述完成从SBAS增强信息生成到终端定位验证的地面实时闭环测试，包括：
所述接收机接收所述合路后的信号，其中合路后信号内容包括：导航系统广播星历、所述SBAS增强信息；
利用所述导航系统广播星历及所述增强信息实时进行终端定位，多次测试，统计、分析定位结果，完成星基增强系统服务性能和终端定位性能测试。
8.一种星基增强系统的地面测试装置，其特征在于，所述装置包括：
接收处理模块，用于接收星基增强系统地面数据处理中心服务器输出的SBAS实时增强信息，通过基带处理器完成SBAS增强信息调制并生成中频信号；
变频模块，用于将所述中频信号转换到导航系统L频段信号；
合路模块，用于将所述导航系统L频段信号与所述导航系统天线对天实收的信号进行合路，将合路后的信号发送至接收机；
定位解算模块，用于利用所接收到的所述导航系统信号和SBAS信号实时进行定位解算。
9.一种星基增强系统的地面测试装置，其特征在于，所述装置至少包括：处理器和用于存储能够在所述处理器上运行的可执行指令的存储器，其中：
处理器用于运行所述可执行指令时，所述可执行指令执行上述权利要求1至7任一项提供的星基增强系统的地面测试方法中的步骤。
10.一种非临时性计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现上述权利要求1至7任一项提供的星基增强系统的地面测试方法中的步骤。
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