CN111337951A - 一种用于内外场测试使用的统型测试设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于内外场测试使用的统型测试设备，通过软件配置，可以实现内外场测试全部设备功能。本发明通过提炼内外场测试设备的共性部分，实现统型硬件平台、统型软件系统以及多平台融合结构设计，从而实现内外场测试设备统型设计，解决了现有内外场测试设备种类和型号繁多、同一功能设备不能在内外场复用、系统集成困难、以及维护复杂等问题。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航测试领域，特别是指一种用于内外场测试使用的统型测试设备。
背景技术
内外场测试设备用于模拟内外场测试环境，一般分为导航信号源、RDSS闭环设备、压制干扰源、欺骗干扰源、采集回放设备以及用于参考的标准接收机。导航信号源要求实现导航信号模拟以及信道模拟，倾向根据用户测试需求定制解决；RDSS闭环设备要求模拟出站信号和出站信号信道特性，同时支持对接收的入站信号进行分析，倾向根据测试需求定制解决；压制干扰源要求模拟典型压制干扰信号，一般采用市面通用设备实现；欺骗干扰源要求模拟接收真实卫星信号，并生成相关的欺骗干扰信号；采集回放设要求能够完整采取真实卫星信号，并支持高保真输出，标准接收机要求对测试环境中的信号进行接收、解算分析，得到测试结果。
综上所述，在不同的测试场景，需要运行不同功能的测试设备。一般地，不同厂家生产的测试设备在指令集、总线控制等方面存在较大差异，必然造成系统集成控制困难；同时由于内场测试和外场测试的环境差异，对设备的要求也存在差异。外场测试要求设备便携防雨等，内场测试要求设备支持标准上架、电磁兼容等。市面的测试设备难以同时满足二者需求，需要分别给内场和外场配备同一功能的测试设备；此外，市面测试设备的收发端口为独立设计，使用时需要分别配备发射天线和接收天线。
因此，测试设备作为内外场测试功能实现的主体，需要解决内外场测试设备种类和型号繁多、同一功能设备不能在内外场复用、系统集成困难、以及维护复杂等问题。
发明内容
本发明提供了一种用于内外场测试使用的统型测试设备，以克服现有内外场测试设备种类和型号繁多、同一功能设备不能在内外场复用、系统集成困难、以及维护复杂等问题。
本发明通过以下技术方案实现，包括基于统型硬件平台、统型软件系统的多平台融合结构设计；
所述的统型硬件平台包括可组合配置信号处理模块、收发一体通道预处理模块以及时频综合单元：
所述的可组合配置信号处理模块包括至少两个完全解耦的信号成形通道和组合控制模块，组合控制模块实现包括信号通道数目以及信号类型的任意通道配置组合，实现任意组合配置信号输出，以及实现任意组合接收信号采集；
所述的收发一体通道预处理模块包括收发一体切换控制模块、多通道发射信号预处理模块以及多通道接收信号预处理模块；收发一体切换控制模块根据测试需求选择接收输入或发送输出，采用一根天线满足全部收发功能；
多通道发射信号预处理模块支持四系统全频点信号发射预处理，包括频率变换、时延控制、功率控制；多通道接收信号预处理模块支持四系统全频点信号接收预处理，包括去噪滤波处理、功率自适应调整、下变频变换；四系统全频点信号包括中国北斗、美国GPS、俄罗斯Glonass以及欧盟Galileo全部导航信号，其中中国北斗导航信号包括北斗RNSS信号、北斗RDSS信号、星基增强信号以及精密单点定位（PPP）信号。
所述的时频综合单元包括频率基准、校准与分配模块，其中频率基准接收卫星授时校准和内部自校准；校准与分配模块采用数字域时延控制设计保证为设备提供的每一路时频基准严格同步；
所述的统型软件系统包括信号模型组件、参数计算组件以及信号解析处理组件：
所述信号模型组件包括涵盖信道特性的导航信号模型、涵盖信道特性的RDSS出站信号模型、生成式欺骗干扰模型、专用压制干扰信号模型；
所述参数计算组件包括数据延迟计算、专用NCO控制参数计算、数据重构参数计算；
所述信号解析处理组件包括专用导航信息解析、通用校准参数信息解析以及RDSS和全球短报文入站导航信息解析，其中导航信息解析得到的数据用作生成式欺骗干扰的基准参数。
所述的多平台融合结构设计兼容内外场测试使用；其中内部箱体结构为标准上架设备，支持外部供电，适用于内场测试使用；外部箱体结构用于承载内部箱体，包括功放、移动电源以及天线，用于外场大功率信号无线输出以及长时间无外部供电使用要求，所述外部箱体还包括万向轮便携结构。
还包括数据存储模块或者真实卫星同步模块；
所述的数据存储模块用于采集信号存储；
所述的真实卫星同步模块，可以获取真实卫星时频信号和星历文件，对系统的时频信号以及仿真参数进行修正，保证统型设备的模拟生成信号和真实卫星信号相关，支撑内外场测试结果比对。
用作全频段导航信号采集回放设备方法如下：统型硬件平台接收对天真实信号，经处理转换成数字采集信号，存储在数据存储模块；根据需求，从数据存储模块读取数据，经数据重构参数计算生成回放信号数据，经统型硬件平台拟合输出回放信号。
用作全频段导航信号源方法如下：设备调用统型软件系统中的信号模型组件选择涵盖信道特性的导航信号模型，生成对应的模型参数，经专用NCO控制参数计算输出信号生成参数，由统型硬件平台生成输出导航信号。
用作RDSS用户机闭环测试系统方法如下：设备调用统型软件系统中的信号模型组件，经参数计算组件处理，输出信号生成参数，经统型硬件平台输出RDSS出站模拟信号；同时统型硬件平台接收入站信号，离散处理输出采集信号，经信号解析处理组件处理，得到入站信号解析结果。
用作全频段压制干扰源方法如下：设备调用专用压制干扰信号模型，生成模型参数，经参数计算组件生成信号生成参数，由统型硬件平台生成输出压制干扰信号。
用作欺骗干扰源方法如下：真实卫星同步模块将统型硬件平台接收的真实卫星信号，获得欺骗干扰基准参数，输出给统型软件系统，经信号模型组件和参数计算组件处理，包括电文重组、数据延迟，输出信号生成参数，经统型硬件平台输出欺骗干扰信号。
用作全频段软件接收机方法如下：统型硬件平台将接收的信号进行滤波、离散处理后，得到采集数据，经统型软件系统信号解析处理组件的导航信息解析、通用校准参数信息解析后得到最终的解析数据。
配置修改和软件升级方法如下：配置修改指根据平台功能要求做适应性修改，比如统型设备已有功能为干扰模拟，通过配置修改转换为导航模拟；主要包括信号模型组件，布局在FPGA内；所述软件升级是指根据技术发展更新迭代软件，比如从原有理想的导航信号模拟仿真升级为基于实时真实导航信号仿真，主要包括参数计算组件、信号解析处理组件的代码更新，布局在GPU内；配置修改和软件升级的上位机布局在PC机上。
本发明的有益效果在于，实现了内外场测试设备统型设计，解决了现有内外场测试设备种类和型号繁多、同一功能设备不能在内外场复用、系统集成困难、以及维护复杂等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明统型设备的组成框图。
图2为统型硬件平台的组成框图。
图3为本发明统型软件系统的组件部署图。
图4为本发明配置修改和软件升级实施例。
图5为全频段导航信号采集回放设备实施例。
图6为全频段导航信号源实施例。
图7为RDSS用户机闭环测试系统实施例。
图8为全频段压制干扰源实施例。
图9为欺骗干扰源实施例。
图10为全频段软件接收机实施例。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图1至10，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
如图1所示，本发明包括统型硬件平台、统型软件系统、多平台融合结构设计、数据存储模块和真实卫星同步模块。
如图2所示，统型硬件平台，包括可组合配置信号处理模块、收发一体通道预处理模块、数据存储模块和时频综合单元；其中所述的可组合配置信号处理模块包括多个完全解耦的信号成形通道和组合控制模块；所述的可组合配置信号处理模块还包括多个完全解耦的信号采集通道和组合控制模块；所述的收发一体通道预处理模块包括收发一体切换控制模块、多通道发射信号预处理模块以及多通道接收信号预处理模块；收发一体切换控制模块根据测试需求选择接收输入或发送输出，保证一根天线即可满足全部收发功能；多通道发射信号预处理模块支持四系统全频点信号发射预处理，包括频率变换、时延控制、功率控制等；多通道接收信号预处理模块支持四系统全频点信号接收预处理，包括去噪滤波处理、功率自适应调整、下变频变换等；所述数据存储单元主要用作数据存储和数据读取；所述的时频综合单元包括频率基准、校准与分配模块，其中频率基准接收卫星授时校准和内部自校准；校准与分配模块采用数字域时延控制设计保证为设备提供的每一路时频基准严格同步。
如图3所示，统型软件系统，包括信号模型组件、参数计算组件和信号解析处理组件；所述信号模型组件包括涵盖信道特性的导航信号模型、涵盖信道特性的RDSS出站信号模型、生成式欺骗干扰模型、专用压制干扰信号模型；所述参数计算组件包括数据延迟计算、专用NCO控制参数计算、数据重构参数计算；所述信号解析处理组件包括专用导航信息解析、通用校准参数信息解析以及RDSS和全球短报文入站导航信息解析，其中导航信息解析得到的数据用作生成式欺骗干扰的基准参数；
如图4所示，为本发明配置修改和软件升级实施例图，所述配置修改指根据平台功能要求做适应性修改，比如统型设备已有功能为干扰模拟，通过配置修改转换为导航模拟；主要包括信号模型组件等，布局在FPGA内；所述软件升级是指根据技术发展更新迭代软件，比如从原有理想的导航信号模拟仿真升级为基于实时真实导航信号仿真，主要包括参数计算组件、信号解析处理组件的代码更新，布局在GPU内；配置修改和软件升级的上位机布局在PC机上。
如图5所示，为本发明用作全频段导航信号采集回放设备实施例图。统型硬件平台接收对天真实信号，经处理转换成数字采集信号，存储在数据存储模块；根据需求，从数据存储模块读取数据，经数据重构参数计算生成回放信号数据，经统型硬件平台拟合输出回放信号。
如图6所示，为本发明用作全频段导航信号源实施例图；设备调用统型软件系统中的信号模型组件选择涵盖信道特性的导航信号模型，生成对应的模型参数，经专用NCO控制参数计算输出信号生成参数，由统型硬件平台生成输出导航信号。
如图7所示，为本发明用作RDSS用户机闭环测试系统实施例图；设备调用统型软件系统中的信号模型组件，经参数计算组件处理，输出信号生成参数，经统型硬件平台输出RDSS出站模拟信号；同时统型硬件平台接收入站信号，离散处理输出采集信号，经信号解析处理组件处理，得到入站信号解析结果。
如图8所示，为本发明用作全频段压制干扰源实施例图；设备调用专用压制干扰信号模型，生成模型参数，经参数计算组件生成信号生成参数，由统型硬件平台生成输出压制干扰信号。
如图9所示，为本发明用作欺骗干扰源实施例图；真实卫星同步模块将统型硬件平台接收的真实卫星信号，获得欺骗干扰基准参数，输出给统型软件系统，经信号模型组件和参数计算组件处理，包括电文重组、数据延迟等，输出信号生成参数，经统型硬件平台输出欺骗干扰信号。
如图10所示，为本发明用作全频段软件接收机实施例图；统型硬件平台将接收的信号进行滤波、离散处理后，得到采集数据，经统型软件系统信号解析处理组件的导航信息解析、通用校准参数信息解析后得到最终的解析数据。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于内外场测试使用的统型设备，其特征在于，包括基于统型硬件平台、统型软件系统的多平台融合结构设计；
所述的统型硬件平台包括可组合配置信号处理模块、收发一体通道预处理模块以及时频综合单元：
所述的可组合配置信号处理模块包括至少两个完全解耦的信号成形通道和组合控制模块，组合控制模块实现包括信号通道数目以及信号类型的任意通道配置组合，实现任意组合配置信号输出，以及实现任意组合接收信号采集；所述的可组合配置信号处理模块还包括多个完全解耦的信号采集通道和组合控制模块；
所述的收发一体通道预处理模块包括收发一体切换控制模块、多通道发射信号预处理模块以及多通道接收信号预处理模块；收发一体切换控制模块根据测试需求选择接收输入或发送输出，采用一根天线满足全部收发功能；
多通道发射信号预处理模块支持四系统全频点信号发射预处理，包括频率变换、时延控制、功率控制；多通道接收信号预处理模块支持四系统全频点信号接收预处理，包括去噪滤波处理、功率自适应调整、下变频变换；
所述的时频综合单元包括频率基准、校准与分配模块，其中频率基准接收卫星授时校准和内部自校准；校准与分配模块采用数字域时延控制设计保证为设备提供的每一路时频基准严格同步；
所述的统型软件系统包括信号模型组件、参数计算组件以及信号解析处理组件：
所述信号模型组件包括涵盖信道特性的导航信号模型、涵盖信道特性的RDSS出站信号模型、生成式欺骗干扰模型、专用压制干扰信号模型；
所述参数计算组件包括数据延迟计算、专用NCO控制参数计算、数据重构参数计算；
所述信号解析处理组件包括专用导航信息解析、通用校准参数信息解析以及RDSS和全球短报文入站导航信息解析，其中导航信息解析得到的数据用作生成式欺骗干扰的基准参数。
2.根据权利要求1所述的一种用于内外场测试使用的统型设备，其特征在于，所述的多平台融合结构设计兼容内外场测试使用；其中内部箱体结构为标准上架设备，支持外部供电，适用于内场测试使用；外部箱体结构用于承载内部箱体，包括功放、移动电源以及天线，用于外场大功率信号无线输出以及长时间无外部供电使用要求，所述外部箱体还包括万向轮便携结构。
3.根据权利要求1所述的一种用于内外场测试使用的统型设备，其特征在于，
还包括数据存储模块或者真实卫星同步模块；
所述的数据存储模块用于采集信号存储；
所述的真实卫星同步模块，可以获取真实卫星时频信号和星历文件，对系统的时频信号以及仿真参数进行修正，保证统型设备的模拟生成信号和真实卫星信号相关，支撑内外场测试结果比对。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种用于内外场测试使用的统型设备，其特征在于，用作全频段导航信号采集回放设备方法如下：
统型硬件平台接收对天真实信号，经处理转换成数字采集信号，存储在数据存储模块；根据需求，从数据存储模块读取数据，经数据重构参数计算生成回放信号数据，经统型硬件平台拟合输出回放信号。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的一种用于内外场测试使用的统型设备，其特征在于，用作全频段导航信号源方法如下：设备调用统型软件系统中的信号模型组件选择涵盖信道特性的导航信号模型，生成对应的模型参数，经专用NCO控制参数计算输出信号生成参数，由统型硬件平台生成输出导航信号。
6.根据权利要求1至3任意一项所述的一种用于内外场测试使用的统型设备，其特征在于，用作RDSS用户机闭环测试系统方法如下：设备调用统型软件系统中的信号模型组件，经参数计算组件处理，输出信号生成参数，经统型硬件平台输出RDSS出站模拟信号；同时统型硬件平台接收入站信号，离散处理输出采集信号，经信号解析处理组件处理，得到入站信号解析结果。
7.根据权利要求1至3任意一项所述的一种用于内外场测试使用的统型设备，其特征在于，用作全频段压制干扰源方法如下：设备调用专用压制干扰信号模型，生成模型参数，经参数计算组件生成信号生成参数，由统型硬件平台生成输出压制干扰信号。
8.根据权利要求1至3任意一项所述的一种用于内外场测试使用的统型设备，其特征在于，用作欺骗干扰源方法如下：真实卫星同步模块将统型硬件平台接收的真实卫星信号，获得欺骗干扰基准参数，输出给统型软件系统，经信号模型组件和参数计算组件处理，包括电文重组、数据延迟，输出信号生成参数，经统型硬件平台输出欺骗干扰信号。
9.根据权利要求1至3任意一项所述的一种用于内外场测试使用的统型设备，其特征还在于，用作全频段软件接收机方法如下：统型硬件平台将接收的信号进行滤波、离散处理后，得到采集数据，经统型软件系统信号解析处理组件的导航信息解析、通用校准参数信息解析后得到最终的解析数据。
10.根据权利要求1至3任意一项所述的一种用于内外场测试使用的统型设备，其特征还在于，配置修改和软件升级方法如下：配置修改指根据平台功能要求做适应性修改，统型设备已有功能为干扰模拟，通过配置修改转换为导航模拟；主要包括信号模型组件，布局在FPGA内；所述软件升级是指根据技术发展更新迭代软件，从原有理想的导航信号模拟仿真升级为基于实时真实导航信号仿真，主要包括参数计算组件、信号解析处理组件的代码更新，布局在GPU内；配置修改和软件升级的上位机布局在PC机上。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Denomination of invention: A unified test equipment for field test Effective date of registration: 20210528 Granted publication date: 20200825 Pledgee: Changsha bank Limited by Share Ltd. Xiangjiang New District sub branch Pledgor: HUNAN SNR INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980004116 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Date of cancellation: 20231205 Granted publication date: 20200825 Pledgee: Changsha bank Limited by Share Ltd. Xiangjiang New District sub branch Pledgor: HUNAN SNR INFORMATION TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2021980004116 |