CN111337952B - 用于满天星抗干扰测试系统的信号在线监测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于满天星抗干扰测试系统的信号在线监测方法和装置，属于卫星导航抗干扰测试技术领域。设置每个导航天线辐射一颗伪距相同的卫星信号，设置一个干扰天线切换接收所有的卫星信号，接收机捕获跟踪后得到伪距观测量和C/N0，计算得到每个导航天线对应导航信号链路的功率和时延值；如果导航信号功率、时延和干扰信号功率值与系统标定值差异超过误差容限，则对应的链路参数异常，给出告警提示。本发明的有益效果在于，无需更改已经建好的满天星测试系统即可实现导航和干扰信号的在线监测，对于未来要建设的满天星测试系统，也不需要额外的监测天线和监测接收机，节省成本。

Description

用于满天星抗干扰测试系统的信号在线监测方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于满天星抗干扰测试系统的信号在线监测方法和装置，属于卫星导航抗干扰测试技术领域。

背景技术

满天星抗干扰测试系统是指在微波暗室内布设多个导航天线和干扰天线，模拟不同来向的导航信号和干扰信号，实现对采用多元天线阵的导航终端抗干扰性能测试。国内已经建设和准备建设的暗室满天星测试系统已经有十几家，导航天线数量从13个到60多个都有，干扰天线数量有6个到十几个不等，一般导航天线位置固定不动，干扰天线可在一维或者二维方向上运动，以覆盖不同的干扰来向。卫星导航信号模拟源的多个射频输出通过开关矩阵切换到所有导航天线，或者每一路射频输出与一个导航天线直接连接。通过导航天线辐射的导航信号功率和时延、以及干扰天线辐射的干扰信号功率在抗干扰测试过程中要求是稳定不变的，但是由于干扰功放的损坏、干扰源输出功率变化、导航信号源或者开关矩阵引起的功率时延不稳定现象肯定会出现，怎么能及时监测出这些功率和时延异常并及时告警，对于满天星抗干扰测试系统的正常测试非常重要，防止出现系统已经异常了，测试还在正常进行最后导致错误的测试结果。

使用标准接收机和标定天线进行系统功率和时延参数监测是一个方法，但是需要额外的标定天线和标准接收机，对于已经建好投入使用的满天星测试系统，涉及到暗室系统改造，周期长造价高。因此需要一种可以在不改变已有满天星抗干扰测试暗室的前提下，使用已有的导航天线和干扰天线就能实现所有导航信号链路功率、时延和所有干扰信号链路功率的在线监测。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提出一种应用于满天星抗干扰测试系统的信号在线监测方法和装置。

本发明的技术方案在于，测试控制软件控制信号在线监测装置实现满天星抗干扰测试系统的导航信号在线监测和干扰信号在线监测，信号在线监测装置包括干扰信号切换模块、导航信号切换模块、低噪放模块、功率检测模块、接收机模块、主控模块和串口通信模块，信号在线监测装置包含三种工作模式：正常模式、导航信号自检模式、干扰信号自检模式；各工作模式通过主控模块对导航信号切换模块和干扰信号切换模块设置切换状态，实现导航信号和干扰信号在线监测；

导航信号在线监测时，测试控制软件设置每个导航天线辐射一颗伪距相同的卫星信号，关闭所有干扰源，设置信号在线监测装置工作于导航信号自检模式，通过任意一个干扰天线切换接收所有的卫星信号，捕获跟踪后得到所有卫星信号的伪距观测量和C/N0，计算得到每个导航天线对应导航信号链路的功率和时延值；

干扰信号在线监测时，测试控制软件设置每次只从一个干扰天线辐射指定功率的干扰信号，关闭导航信号源，设置信号在线监测装置工作于干扰信号自检模式，通过任意一个导航天线切换接收干扰信号，对干扰功率进行测量并记录；

如果导航信号功率、时延和干扰信号功率值与系统标定值差异超过误差容限，则对应的链路参数异常，测试控制软件给出告警提示。

信号在线监测装置包括干扰信号切换模块、导航信号切换模块、低噪放模块、功率检测模块、接收机模块、主控模块和串口通信模块。信号在线监测装置包括干扰信号切换模块、导航信号切换模块、低噪放模块、功率检测模块、接收机模块、主控模块和串口通信模块；

主控模块与干扰信号切换模块、功率检测模块、导航信号切换模块连接，主控模块通过接收机模块与低噪放模块连接；

信号在线监测装置的主控模块通过串口通信模块与抗干扰测试系统的测试控制软件通信，一方面接收测试控制软件设置的工作模式，并根据工作模式设置干扰信号切换模块和导航信号切换模块的切换状态，另一方面读取功率检测模块测量值和接收机模块的功率和时延测量值并上报给测试控制软件。低噪放模块用于放大导航信号。

正常模式时，主控模块设置导航信号切换模块切换状态，使得导航信号输入直接切换到导航天线端口；设置干扰信号切换模块切换状态，使得干扰信号输入切换到干扰天线端口。

导航信号自检模式时，主控模块设置导航信号切换模块切换状态，使得导航信号源输入直接切换到导航天线端口，设置干扰信号切换模块切换状态，使得干扰天线端口切换连接到低噪放模块，然后连接接收机模块，接收机模块接收卫星导航信号，测量得到可见卫星的伪距测量值和C/N0，以及通道间差值（以某颗卫星为参考），主控模块读取上述测量值并通过串口通信模块上报。

干扰信号自检模式时，主控模块设置干扰信号切换模块切换状态，使得干扰输入信号经过开关切换到干扰天线，主控模块设置导航信号切换模块切换状态，使得导航天线经过开关切换连接到功率检测模块输入，主控模块读取检测的干扰信号功率值后通过串口模块上报。

测试控制软件将上报的功率和时延测量值与存储的标定值进行比较，误差超过容限值后给出告警信息。

满天星抗干扰测试系统的导航信号在线监测具体步骤为：

步骤1）导航信号源开机后，设置为测试模式，仿真需要测试的频点，伪距设为固定值，假设导航信号源有M路射频信号输出，则仿真M个可见卫星，信号功率设置为最大，设置开关矩阵选择从M个导航天线辐射，关闭所有干扰源；

步骤2）设置信号在线监测装置工作于导航信号自检模式，信号在线监测装置采集监测信号，一次解算一个频点的所有卫星C/N0、伪距观测值，求出通道间伪距差值和C/N0差值； 然后下一个频点，直到所有频点所有可见卫星伪距和C/N0通道间偏差都解算完毕，上报这些频点通道间偏差；

步骤3）测试控制软件收到频点通道间偏差后，切换开关矩阵，切换到下一批M个导航天线，重复步骤2）和3），直到所有导航天线遍历完毕，停止导航信号源仿真；

步骤4）测试控制软件将所有导航天线间通道偏差与通用仪器标校存储的伪距和C/N0通道间差值对比，如果时延差值大于容限值，则给出告警信息，如果C/N0差值大于容限值，则给出告警信息，存储所有导航天线间的通道偏差值到自检文件中，打上时间戳、导航天线编号、频点，方便以后查询。

满天星抗干扰测试系统的干扰信号在线监测具体步骤为：

步骤1）测试控制软件设置干扰源模拟测试频点单载波干扰信号，信号功率保证系统要求的最大干信比，通过一个干扰天线辐射，关闭导航信号源；

步骤2）测试控制软件设置信号在线监测装置工作于干扰信号自检模式，信号在线监测装置读取射频功率估计值后上报；

步骤3）测试控制软件存储上报值，打上时间戳、干扰天线编号、频点，方便事后查询，并与事先标定时存在文件里的功率值比对，超过容限值时判定该路干扰功率异常，给出错误提示；

步骤4）设置当前干扰天线发射下一个频点的单载波干扰，信号功率保证系统要求的最大干信比，重复步骤2）到3），直到所有频点都被遍历到；

步骤5）设置下一个干扰天线发射干扰信号，重复步骤1）到4），直到所有干扰天线都被遍历到。

本发明的有益效果在于，无需更改已经建好的满天星测试系统即可实现导航和干扰信号的在线监测，对于未来要建设的满天星测试系统，也不需要额外的监测天线和监测接收机，节省成本。

附图说明

图1为信号在线监测装置与测试控制软件连接示意图。

图2为正常模式时的信号连接关系图。

图3为导航信号自检模式时的信号连接关系图。

图4为干扰信号自检模式时的信号连接关系图。

具体实施方式

下面结合附图 1至4对本发明的优先实施例作进一步说明。

测试控制软件控制信号在线监测装置实现满天星抗干扰测试系统的导航信号在线监测和干扰信号在线监测，信号在线监测装置包括干扰信号切换模块、导航信号切换模块、低噪放模块、功率检测模块、接收机模块、主控模块和串口通信模块，信号在线监测装置包含三种工作模式：正常模式、导航信号自检模式、干扰信号自检模式；各工作模式通过主控模块对导航信号切换模块和干扰信号切换模块设置切换状态，实现导航信号和干扰信号在线监测；

导航信号在线监测时，测试控制软件设置每个导航天线辐射一颗伪距相同的卫星信号，关闭所有干扰源，设置信号在线监测装置工作于导航信号自检模式，通过任意一个干扰天线切换接收所有的卫星信号，捕获跟踪后得到所有卫星信号的伪距观测量和C/N0，计算得到每个导航天线对应导航信号链路的功率和时延值；

干扰信号在线监测时，测试控制软件设置每次只从一个干扰天线辐射指定功率的干扰信号，关闭导航信号源，设置信号在线监测装置工作于干扰信号自检模式，通过任意一个导航天线切换接收干扰信号，对干扰功率进行测量并记录；

如果导航信号功率、时延和干扰信号功率值与系统标定值差异超过误差容限，则对应的链路参数异常，测试控制软件给出告警提示。

信号在线监测装置包括干扰信号切换模块、导航信号切换模块、低噪放模块、功率检测模块、接收机模块、主控模块和串口通信模块。信号在线监测装置包括干扰信号切换模块、导航信号切换模块、低噪放模块、功率检测模块、接收机模块、主控模块和串口通信模块；

主控模块与干扰信号切换模块、功率检测模块、导航信号切换模块连接，主控模块通过接收机模块与低噪放模块连接；

信号在线监测装置的主控模块通过串口通信模块与抗干扰测试系统的测试控制软件通信，一方面接收测试控制软件设置的工作模式，并根据工作模式设置干扰信号切换模块和导航信号切换模块的切换状态，另一方面读取功率检测模块测量值和接收机模块的功率和时延测量值并上报给测试控制软件。低噪放模块用于放大导航信号。信号在线检测装置与测试控制软件的连接关系如图1所示。

信号在线监测装置包含三种工作模式：正常模式、导航信号自检、干扰信号自检，工作模式由测试控制软件设置。抗干扰测试时，设置信号在线监测装置工作于正常模式，此时主控模块设置导航信号切换模块切换状态，使得导航信号输入直接切换到导航天线端口；设置干扰信号切换模块切换状态，使得干扰信号输入切换到干扰天线端口，信号连接关系如图2所示。

导航信号自检模式时，信号连接关系如图3所示，主控模块设置导航信号切换模块切换状态，使得导航信号源输入直接切换到导航天线端口，设置干扰信号切换模块切换状态，使得干扰天线端口切换连接到低噪放模块，然后连接接收机模块，接收机模块接收卫星导航信号，测量得到可见卫星的伪距测量值和C/N0，以及通道间差值（以某颗卫星为参考），主控模块读取上述测量值并通过串口通信模块上报。

干扰信号自检模式时，信号连接关系如图4所示，主控模块设置干扰信号切换模块切换状态，使得干扰输入信号经过开关切换到干扰天线，主控模块设置导航信号切换模块切换状态，使得导航天线经过开关切换连接到功率检测模块输入，主控模块读取检测的干扰信号功率值后通过串口模块上报。

测试控制软件将上报的功率和时延测量值与存储的标定值进行比较，误差超过容限值后给出告警信息。

满天星抗干扰测试系统的导航信号在线监测具体步骤为：

步骤1）导航信号源开机后，设置为测试模式，仿真需要测试的频点，伪距设为固定值，假设导航信号源有20路射频信号输出，则仿真20个可见卫星，信号功率设置为最大，设置开关矩阵选择从20个导航天线辐射，关闭所有干扰源；

步骤2）设置信号在线监测装置工作于导航信号自检模式，信号在线监测装置接收导航信号，一次解算一个频点的所有卫星C/N0、伪距观测值，求出通道间伪距差值和C/N0差值； 然后解算下一个频点，直到所有频点所有可见卫星伪距和C/N0通道间偏差都解算完毕，上报这些频点通道间偏差；

步骤3）测试控制软件收到频点通道间偏差后，切换开关矩阵，切换到下一批20个导航天线，重复步骤2）和步骤3），直到所有导航天线遍历完毕，停止导航信号源仿真；

步骤4）测试控制软件将所有导航天线间通道偏差与通用仪器标校存储的伪距和C/N0通道间差值对比，如果时延差值大于容限值（容限值由技术人员根据实际情况确定，通常为0.05m），则给出告警信息：“第xx导航天线通道伪距异常，需用标准仪器排查”，如果C/N0差值大于容限值（容限值由技术人员根据实际情况确定，通常为0.5dB到1dB），则给出告警信息：“第xx导航天线通道功率异常，需用标准仪器排查”，存储所有导航天线间的通道偏差值到自检文件中，打上时间戳、导航天线编号、频点，方便以后查询。

满天星抗干扰测试系统具体的干扰信号在线监测具体步骤为：

步骤1）测试控制软件设置干扰源模拟测试频点单载波干扰信号，信号功率保证系统要求的最大干信比（最大干信比由技术人员根据抗干扰指标确定，比如100dB），通过一个干扰天线辐射，关闭导航信号源；

步骤2）测试控制软件设置信号在线监测装置工作于干扰信号自检模式，信号在线监测装置读取射频功率估计值后上报；

步骤3）测试控制软件存储上报值，打上时间戳、干扰天线编号、频点，方便事后查询，并与事先标定时存在文件里的功率值比对，超过容限值（容限值由技术人员根据实际情况确定，如1dB）时判定该路干扰功率异常，给出错误提示：“xx号干扰天线xx 频点功率比正常值低了xxdB，请排查”；

步骤4）设置当前干扰天线发射下一个频点的单载波干扰，信号功率保证系统要求的最大干信比，重复步骤2）至3），直到所有频点都被遍历到；

步骤5）设置下一个干扰天线发射干扰信号，重复步骤1）至步骤4），直到所有干扰天线都被遍历到。

Claims (8)

1.用于满天星抗干扰测试系统的信号在线监测方法，其特征在于，

测试控制软件控制信号在线监测装置实现满天星抗干扰测试系统的导航信号在线监测和干扰信号在线监测，信号在线监测装置包括干扰信号切换模块、导航信号切换模块、低噪放模块、功率检测模块、接收机模块、主控模块和串口通信模块，信号在线监测装置包含三种工作模式：正常模式、导航信号自检模式、干扰信号自检模式；各工作模式通过主控模块对导航信号切换模块和干扰信号切换模块设置切换状态，实现导航信号和干扰信号在线监测；

导航信号在线监测时，测试控制软件设置每个导航天线辐射一颗伪距相同的卫星信号，关闭所有干扰源，设置信号在线监测装置工作于导航信号自检模式，通过任意一个干扰天线切换接收所有的卫星信号，捕获跟踪后得到所有卫星信号的伪距观测量和C/N0，计算得到每个导航天线对应导航信号链路的功率和时延值；

干扰信号在线监测时，测试控制软件设置每次只从一个干扰天线辐射指定功率的干扰信号，关闭导航信号源，设置信号在线监测装置工作于干扰信号自检模式，通过任意一个导航天线切换接收干扰信号，对干扰功率进行测量并记录；

如果导航信号功率、时延和干扰信号功率值与系统标定值差异超过误差容限，则对应的链路参数异常，测试控制软件给出告警提示。

2.根据权利要求1所述的用于满天星抗干扰测试系统的信号在线监测方法，其特征在于，导航信号在线监测包括以下步骤：

步骤1）导航信号源开机后，设置为测试模式，仿真需要测试的频点，伪距设为固定值，信号功率设置为最大，仿真M路卫星信号，设置开关矩阵选择从M个导航天线辐射，关闭所有干扰源；

步骤2）设置信号在线监测装置工作于导航信号自检模式，信号在线监测装置通过任意一个干扰天线接收步骤1）辐射的导航信号，一次解算一个频点的所有卫星C/N0、伪距观测值，求出通道间伪距差值和C/N0差值； 然后解算下一个频点，直到所有频点所有可见卫星伪距和C/N0通道间偏差都解算完毕，上报这些频点通道间偏差；

步骤3）测试控制软件收到频点通道间偏差后，切换开关矩阵，切换到下一批M个导航天线，重复步骤2）和步骤3），直到所有导航天线遍历完毕，停止导航信号源仿真；

步骤4）测试控制软件将所有导航天线间通道偏差与通用仪器标校存储的伪距和C/N0通道间差值对比，如果时延差值大于容限值，或者C/N0差值大于容限值，则给出告警信息；存储所有导航天线间的通道偏差值到自检文件中，打上时间戳、导航天线编号、频点，方便以后查询。

3.根据权利要求1所述的用于满天星抗干扰测试系统的信号在线监测方法，其特征在于，干扰信号在线监测包括以下步骤：

步骤1）测试控制软件设置干扰源模拟测试频点单载波干扰信号，信号功率保证系统要求的最大干信比，通过一个干扰天线辐射，关闭导航信号源；

步骤2）测试控制软件设置信号在线监测装置工作于干扰信号自检模式，信号在线监测装置读取射频功率估计值后上报；

步骤3）测试控制软件存储上报值，打上时间戳、干扰天线编号、频点，方便事后查询，并与事先标定时存在文件里的功率值比对，超过容限值时判定该路干扰功率异常，给出错误提示；

步骤4）设置当前干扰天线发射下一个频点的单载波干扰，信号功率保证系统要求的最大干信比，重复步骤2）至3），直到所有频点都被遍历到；

步骤5）设置下一个干扰天线发射干扰信号，重复步骤1）至步骤4），直到所有干扰天线都被遍历到。

4.基于权利要求1至3任一项所述用于满天星抗干扰测试系统的信号在线监测方法的监测装置，其特征在于，

信号在线监测装置包括干扰信号切换模块、导航信号切换模块、低噪放模块、功率检测模块、接收机模块、主控模块和串口通信模块；

主控模块与干扰信号切换模块、功率检测模块、导航信号切换模块连接，主控模块通过接收机模块与低噪放模块连接。

5.根据权利要求4所述的用于满天星抗干扰测试系统的信号在线监测方法的监测装置，其特征在于，

正常模式时，主控模块设置导航信号切换模块切换状态，使得导航信号输入直接切换到导航天线端口；设置干扰信号切换模块切换状态，使得干扰信号输入切换到干扰天线端口。

6.根据权利要求4所述的用于满天星抗干扰测试系统的信号在线监测方法的监测装置，其特征在于，

导航信号自检模式时，主控模块设置导航信号切换模块切换状态，使得导航信号源输入直接切换到导航天线端口，设置干扰信号切换模块切换状态，使得干扰天线端口切换连接到低噪放模块，然后连接接收机模块，接收机模块接收卫星导航信号，测量得到可见卫星的伪距测量值和C/N0，以及通道间差值，主控模块读取上述测量值并通过串口通信模块上报。

7.根据权利要求4所述的用于满天星抗干扰测试系统的信号在线监测方法的监测装置，其特征在于，

干扰信号自检模式时，主控模块设置干扰信号切换模块切换状态，使得干扰输入信号经过开关切换到干扰天线，主控模块设置导航信号切换模块切换状态，使得导航天线经过开关切换连接到功率检测模块输入，主控模块读取检测的干扰信号功率值后通过串口模块上报。

8.根据权利要求4所述的用于满天星抗干扰测试系统的信号在线监测方法的监测装置，其特征在于，

测试控制软件将上报的功率和时延测量值与存储的标定值进行比较，误差超过容限值后给出告警信息。

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