CN112213757A - 一种相位连续的信号切换方法及测试系统 - Google Patents

一种相位连续的信号切换方法及测试系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及卫星导航领域，提供一种相位连续的信号切换方法，包括在时刻
Figure 570745DEST_PATH_IMAGE001
，第一天线发射信号，第二天线无信号发射，其中
Figure 306620DEST_PATH_IMAGE002
为信号切换的开始时刻；在时刻
Figure 974362DEST_PATH_IMAGE003
，第一天线和第二天线同时发射信号，第一天线和第二天线所发射的信号采用共同的时频基准生成，第一天线的信号发射功率随着时间的增加由大变小直至关闭，第二天线的信号发射功率随着时间的增加由小变大直至目标功率，其中
Figure 112082DEST_PATH_IMAGE004
为信号切换的结束时刻；在时刻
Figure 325020DEST_PATH_IMAGE005
，第一天线无信号发射，第二天线发射信号，从而解决了在测试环境下，通过切换卫星导航信号的发射天线位置，体现真实环境下的不同信号来向对被测终端的影响，却导致信号中断或相位突变的问题。

Description

一种相位连续的信号切换方法及测试系统
技术领域
本发明涉及卫星导航领域，尤其涉及一种相位连续的信号切换方法及测试系统。
背景技术
在多发射天线的暗室环境下，随着仿真卫星和/或载体的运动，卫星相对载体的仰角和方位角发生变化，为了体现这种信号来向关系的变化，卫星导航信号需要在不同安装位置的天线间切换，以更加逼真的导航信号来向来测试被测终端的影响。
卫星导航信号在不同安装位置天线的切换过程一般通过两种方式实现：1）每个天线连接一个导航信号源，通过控制导航信号源的开关来实现不同的信号发射；2）通过射频开关实现切换。但是两种方案都存在短暂的信号中断或者信号的相位跳变，无法保证相位的连续，对测试带来不利的影响。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种相位连续的信号切换方法，可以保证导航信号在不同发射天线间切换的过程中，信号的相位不发生跳变，提高测试效率与精度，具体采用以下技术方案：
一种相位连续的信号切换方法，包括以下步骤：
S1. 在时刻
Figure 766025DEST_PATH_IMAGE001
，第一天线发射信号，第二天线无信号发射，其中
Figure 722611DEST_PATH_IMAGE002
为信号切换的开始时刻；
S2. 在时刻
Figure 714838DEST_PATH_IMAGE003
，所述第一天线和第二天线同时发射信号，所述第一天线和所述第二天线采用共同的时频基准发射信号，第一天线的信号发射功率随着时间的增加由大变小直至关闭，第二天线的信号发射功率随着时间的增加由小变大直至目标功率，其中
Figure 613524DEST_PATH_IMAGE004
为信号切换的结束时刻；
S3. 在时刻
Figure 323991DEST_PATH_IMAGE005
，所述第一天线无信号发射，所述第二天线发射信号。
进一步地，在S2中，所述共同的时频基准通过本地时钟频率源、外部提供时钟频率源、或接收真实GNSS卫星导航信号驯服本地时钟中的任意一种方式获取。
进一步地，所述信号为卫星导航信号在内的各种射频信号。
进一步地，所述第一天线和所述第二天线发射的信号为相同信号，通过单台导航信号源生成。
进一步地，所述第一天线和所述第二天线发射的信号通过两台不同的导航信号源生成，所述两台不同的导航信号源采用共同的时频基准。
进一步地，所述信号切换开始时刻
Figure 317224DEST_PATH_IMAGE002
、信号切换结束时刻
Figure 429536DEST_PATH_IMAGE004
之差为过渡时间
Figure 499123DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 588564DEST_PATH_IMAGE006
根据切换需求调整。
还提供一种应用相位连续的信号切换方法的测试系统，包括导航信号源，与所述导航信号源有线连接的第一天线、第二天线，被测终端，所述被测终端与第一天线、第二天线无线连接，所述第一天线和第二天线分开设置，所述第一天线和第二天线发射的信号基于共同的时频基准模块生成，发射信号的天线与所述测试系统中的测试时间自适应，当满足信号切换开始时，由第一发射天线工作，当满足信号切换时，由第二发射天线与第一发射天线同时工作，当满足信号切换结束时，由第二发射天线工作。
进一步地，包括所述第一天线、第二天线与同一台导航信号源连接时，所述导航信号源中的信号生成单元通过时频基准模块生成导航射频信号，通过有线方式连接第一天线、第二天线发射。
进一步地，所述导航信号源的信号生成单元为2个以上时，所述信号生成单元均与共同的时频基准模块连接，各所述信号生成单元至少生成1个用于被测终端接收的测试信号，通过对应的天线发射。
进一步地，所述第一天线、第二天线分别与不同的导航信号源连接时，各所述导航信号源的信号生成单元均与共同的时频基准模块连接，各所述信号生成单元至少生成1个用于被测终端接收的测试信号，通过对应的天线发射。
与现有技术相比，本发明的优点及积极效果在于：
1.通过第一天线和第二天线在过渡时间内同时发射信号，可以消除传统通过射频开关切换导致的信号中断；
2.通过对第一天线和第二天线发射信号功率的逐渐变化，可以使接收信号的相位从第一天线信号相位逐步变化到第二天线信号相位，从而消除信号切换导致的相位跳变，使信号相位连续，从而解决了在测试环境下，通过直接切换卫星导航信号的发射天线位置，导致信号中断或相位突变的问题，无法体现真实环境下的不同信号来向对被测终端的影响，本方法可保证在信号切换过程中信号不中断且相位连续；
不但满足单星输出的信号切换，也适用于多星输出之间的相位连续的信号切换，提高测试效率与精度。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程示意图；
图2为本发明实施例的测试系统结构图；
图3为本发明实施例的测试系统结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
以下介绍本发明提供的一种相位连续的信号切换方法的实施例，如图1示出了该实施例的方法流程示意图，包括：S1. 在时刻
Figure 792012DEST_PATH_IMAGE001
，第一天线发射信号，第二天线无信号发射，其中
Figure 493252DEST_PATH_IMAGE002
为信号切换的开始时刻；S2. 在时刻
Figure 546790DEST_PATH_IMAGE003
，第一天线和第二天线同时发射信号，所述第一天线和所述第二天线采用共同的时频基准发射信号，第一天线的信号发射功率随着时间的增加由大变小直至关闭，第二天线的信号发射功率随着时间的增加由小变大直至目标功率，其中
Figure 123527DEST_PATH_IMAGE004
为信号切换的结束时刻；S3. 在时刻
Figure 474874DEST_PATH_IMAGE007
，第一天线无信号发射，第二天线发射信号。在本发明实施例中，第一天线和第二天线采用共同的时频基准发射信号，第一发射天线在t1时刻前都在正常发射某一频点的导航测试信号，当需要测试该频点的导航测试信号在第二天线位置发射，测试该来向的该频点的导航测试信号对被测终端有何影响，当满足信号切换t1时，第二天线开始发射该频点的导航测试信号，信号发射功率由小变大，直到满足被接测终端测试所需的信号，而第一天线的该频点的导航测试信号发射功率随时间增加的由大变小直至关闭，该信号切换结束
Figure 545467DEST_PATH_IMAGE008
起，由第二天线正常发射该频点的导航测试信号。通过采用共同的时频基准发射信号，第一天线和第二天线在过渡时间内同时发射信号，可以消除传统通过射频开关切换导致的信号中断，通过对第一天线和第二天线发射信号功率的时变调整，从第一天线信号相位逐步变化到第二天线信号相位，从而消除信号切换导致的相位突然跳变的情况，本发明使信号相位连续。
在本实施例中，共同的时频基准通过本地时钟频率源、外部提供时钟频率源、或接收真实GNSS卫星导航信号驯服本地时钟中的任意一种方式获取。如采用一个本地时钟频率源作为共同的时频基准，也可以通过接收真实GNSS卫星导航信号，获取时间信息1PPS，通过驯服本地时钟作为共同时频基准；还可以通过互联网途径从数据中心获取导航星历作为共同的时频基准。总之，本实施例中的发射的信号均采用共同的时频基准，因此在不同位置发射信号会克服在信号切换过程中，引起相位跳变的问题。
在本实施例中，所述信号可为卫星导航信号在内的各种射频信号，可以应用于卫星导航领域测试被测导航终端的，通过卫星导航信号的不同位置发射，测试真实环境下的导航信号的不同来向对被测终端的影响。
测试方法工作原理：以切换第十颗星的发射位置为例：要在测试环境中，模拟不同来向的第十颗星对被测终端进行测试，即，测试卫星导航信号的不同来向对被测终端的影响，各个天线的位置都是不同的，第一天线播发了第十颗星的信号，要切换到第二天线播发第十颗星的信号，则需要第一天线与第二天线都采用共同的时频基准播发的第十颗星，当未切换的时候，即在时刻
Figure 691278DEST_PATH_IMAGE009
，第一天线发射信号，第二天线无信号发射，其中
Figure 817628DEST_PATH_IMAGE010
为信号切换的开始时刻；当处于切换时至切换结束期间，即在时刻
Figure 707086DEST_PATH_IMAGE003
，第一天线和第二天线同时发射第十颗星的信号，所述第一天线和所述第二天线采用共同的时频基准发射第十颗星的信号，第一天线播发的第十颗星的信号发射功率随着时间的增加由大变小直至关闭，第二天线播发的第十颗星的信号发射功率随着时间的增加由小变大直至目标功率，其中
Figure 851760DEST_PATH_IMAGE008
为信号切换的结束时刻；当处于切换结束后，即在时刻
Figure 683318DEST_PATH_IMAGE005
，第一天线无第十颗星的信号发射，第二天线发射第十颗星的信号。这样既满足要切换的模拟卫星的信号的相位连续，又提高了测试效率，让测试环境更逼近真实环境，也提高了测试精度。当然，本实施例中的第十颗星仅作为要切换的星的代表，在测试中，可以按照测试需要，切换任意星的发射位置，均在本发明保护范围内。
当然，在其他实施例中，第一天线与第二天线发射除了都发射第十颗星的信号，还可能同时发射其他射频信号，不论其他射频信号是否相同，均不影响该第十颗星的信号的位置切换。
在本实施例中，第一天线和第二天线发射的信号是通过同一个单台导航信号源生成的，如在测试系统中，单台导航信号源可以通过1个信号生成单元，生成2个射频信号，1个信号生成单元与2个发射天线有线连接，各射频信号通过各自对应的天线发射，在具体应用中，根据系统需求，分别对信号的发射功率进行调整，当然，在本实施例中，如图2所示，同为一个导航信号源的同一个信号生成单元的时频基准也就视为同一个时频基准，第一天线、第二天线发射的射频信号即为相同信号；在另一实施例中，单台导航信号源可以通过2个信号生成单元，各自生成1个待发射的射频信号，各信号生成单元分别与2个发射天线有线连接，各射频信号通过各自对应的天线发射，在应用中，根据系统需求，分别对信号的发射功率进行调整，在本实施例中，同为一个导航信号源的不同信号生成单元采用共同的时频基准，发射的射频信号即为相同信号。
在本实施例中，第一天线和第二天线发射的信号通过两台不同的导航信号源生成，如上所示，两台不同的导航信号源采用共同的时频基准，各自的信号生成单元即可根据共同的时频基准生成信号相同的射频信号，并通过各自导航信号源连接的天线发射，例如第一天线与第一导航信号源连接，第二天线与第二导航信号源连接，当系统需要第一导航信号源的射频信号切换到第二导航信号源的射频信号时，由于第一导航信号源和第二导航信号源采用共同的时频基准，因此由第一天线发射的射频信号切换到第二天线发射的射频信号，不会引起信号的跳变，使得短暂的信号切换也很平滑，测试系统稳定。
在本实施例中，信号切换开始时刻
Figure 280653DEST_PATH_IMAGE002
、信号切换结束时刻
Figure 119341DEST_PATH_IMAGE004
之差为过渡时间
Figure 915259DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 855402DEST_PATH_IMAGE006
根据切换需求调整，一般各自射频信号的发射功率的变化与过渡时间
Figure 736770DEST_PATH_IMAGE006
呈线性关系，一般时间越长，发射功率的变化也就越平缓，反之，发射功率变化越短促。
本发明还提供一种应用相位连续的信号切换方法的测试系统，包括导航信号源，与所述导航信号源有线连接的第一天线、第二天线，被测终端，被测终端与第一天线、第二天线无线连接，所述第一天线和第二天线分开设置，位置任意，以满足测试需求的布置即可，所述第一天线和第二天线发射的信号基于共同的时频基准模块生成，发射信号的时间与所述测试系统中的测试时间自适应，当满足信号切换开始前，均接收第一天线位置发射的某射频信号，当满足信号切换时，由第二天线与第一天线同时发射该某射频信号，当满足信号切换结束时，由第二发射天线工作。其中共同的时频基准通过接收真实GNSS卫星导航信号、互联网、本地时钟驯服中的任意一种方式获取。本测试系统，通过第一天线和第二天线在过渡时间内同时发射信号，可以消除传统通过射频开关切换导致的信号中断；通过对第一天线和第二天线发射信号功率的时变调整，可以使信号的相位从第一天线信号相位逐步变化到第二天线信号相位，从而消除信号切换导致的相位跳变，使信号相位连续。
在本实施例中，包括所述第一天线、第二天线与同一单台导航信号源连接时，所述导航信号源中的信号生成单元通过时频基准模块生成导航射频信号，通过有线方式连接第一天线、第二天线发射。如图2所示，在测试系统中，同一单台导航信号源通过1个信号生成单元，生成2个待发射的射频信号，1个信号生成单元与2个发射天线有线连接，各射频信号通过各自对应的天线发射，在具体应用中，根据系统需求，分别对信号的发射功率进行调整，在本实施例中，同为一个导航信号源的同一个信号生成单元的时频基准也就视为同一个时频基准，第一天线、第二天线发射的射频信号即为相同信号。
在本实施例中，共同的时频基准通过本地时钟频率源、外部提供时钟频率源、或接收真实GNSS卫星导航信号驯服本地时钟中的任意一种方式获取。如采用一个本地时钟频率源作为共同的时频基准，也可以通过接收真实GNSS卫星导航信号，获取时间信息1PPS，通过驯服本地时钟作为共同时频基准；还可以通过互联网途径从数据中心获取导航星历作为共同的时频基准。总之，本实施例中的发射的信号均采用共同的时频基准，因此在不同位置发射信号会克服在信号切换过程中，引起相位跳变的问题。本实施例中所说的时频基准模块可以是在一主控系统中的时频基准模块，也可以是单独的一个时频基准产生装置，各导航信号源与时频基准模块为有线连接。
在本实施例中，导航信号源的信号生成单元为2个以上时，所述信号生成单元均与共同的时频基准模块连接，各所述信号生成单元至少生成1个用于被测终端接收的测试信号，通过对应的天线发射，具体的，如图2所示，单台导航信号源可以通过2个信号生成单元，各自分别生成1个待发射的射频信号，各信号生成单元分别与2个发射天线有线连接，各射频信号通过各自对应的天线发射，在应用中，根据系统需求，分别对信号的发射功率进行调整，在本实施例中，同为一个导航信号源的不同信号生成单元采用共同的时频基准，发射的射频信号即为相同信号。同理，同一台的导航信号源可以进行多路输出，多路信号由于采用同一个时频基准，因此多路信号之间的切换均满足信号相位连续。
在本实施例中，第一天线、第二天线分别与不同的导航信号源连接时，其中第一天线、第二天线的位置是任意不相同的，如图3所示，在导航信号源1中对应有第一天线11、第二天线12……第N天线1N，在导航信号源2中对应有第一天线21、第二天线22……第N天线2N，在导航信号源3中对应有第一天线31、第二天线32……第N天线3N，各导航信号源的信号生成单元均与共同的时频基准模块连接，各信号生成单元至少生成1个用于被测终端接收的射频信号，通过对应的天线发射，当各信号生成单元生成1个用于被测终端接收的射频信号时，即该方案为单星输出，在测试系统中，天线布设在任意位置，将第一天线发射第一颗星的信号切换到第八天线发射第一颗星的信号，通过改变第一颗星的发射位置，来测试不同来向的同一个导航信号对被测终端的性能指标有何影响，本发明的各天线之间播发的射频信号为采用的同一个时频基准产生的信号，即信号发射位置的切换不会产生信号的相位跳变，进而又通过控制第一天线播发的第一颗星的信号功率从大变小，控制第八天线发射第一颗星的信号功率从小变大到目标功率，直到切换时间结束，第一天线不再发射第一颗星的信号，即完成第一颗星的信号发射位置的切换。当然，在本实施例中，并不限制一个天线发射几颗星的情况，例如，第一天线可以同时发射第一颗星和第三颗星的信号，第二天线发射其他星的信号，可以一颗也可以是多颗星的信号，当需要切换第一颗星的发射位置时，第二天线对应的导航信号源可以生成第一颗星，通过第二天线发出第一颗星，同理，当第一导航信号源和第二导航信号源采用共同的时频基准，且第一导航信号源和第二导航信号源分别输出多颗星的射频信号，那么该测试系统中，多组射频信号的切换均遵从2个射频信号的相同的切换原理，满足测试系统的需求，如该测试系统，可能在同一时刻，同时发生，从第一号星切换到第五号星，从第三号星切换到第十号星……，多组导航射频信号之间的任意切换，只要满足信号的时频基准一致就行。
综上，本发明不但满足单星输出的信号切换，也适用于多星输出之间的相位连续的信号切换，提高测试效率与精度。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种相位连续的信号切换方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 在时刻
Figure 795653DEST_PATH_IMAGE001
，第一天线发射信号，第二天线无信号发射，其中
Figure 960924DEST_PATH_IMAGE002
为信号切换的开始时刻；
S2. 在时刻
Figure 619438DEST_PATH_IMAGE003
，所述第一天线和第二天线同时发射信号，所述第一天线和所述第二天线采用共同的时频基准发射信号，第一天线的信号发射功率随着时间的增加由大变小直至关闭，第二天线的信号发射功率随着时间的增加由小变大直至目标功率，其中
Figure 988102DEST_PATH_IMAGE004
为信号切换的结束时刻；
S3. 在时刻
Figure 434172DEST_PATH_IMAGE005
，所述第一天线无信号发射，所述第二天线发射信号。
2.根据权利要求1所述的相位连续的信号切换方法，其特征在于，在S2中，所述共同的时频基准通过本地时钟频率源、外部提供时钟频率源、或接收真实GNSS卫星导航信号驯服本地时钟中的任意一种方式获取。
3.根据权利要求2所述的相位连续的信号切换方法，其特征在于，所述信号为卫星导航信号在内的各种射频信号。
4.根据权利要求1所述的相位连续的信号切换方法，其特征在于，所述第一天线和所述第二天线发射的信号为相同信号，通过单台导航信号源生成。
5.根据权利要求1所述的相位连续的信号切换方法，其特征在于，所述第一天线和所述第二天线发射的信号通过两台不同的导航信号源生成，所述两台不同的导航信号源采用共同的时频基准。
6.根据权利要求1所述的相位连续的信号切换方法，其特征在于，所述信号切换开始时刻
Figure 657212DEST_PATH_IMAGE002
、信号切换结束时刻
Figure 486628DEST_PATH_IMAGE006
之差为过渡时间
Figure 342588DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 181231DEST_PATH_IMAGE007
根据切换需求调整。
7.一种应用相位连续的信号切换方法的测试系统，包括导航信号源，与所述导航信号源有线连接的第一天线、第二天线，被测终端，所述被测终端与第一天线、第二天线无线连接，其特征在于，所述第一天线和第二天线分开设置，所述第一天线和第二天线发射的信号基于共同的时频基准模块生成，发射信号的天线与所述测试系统中的测试时间自适应，当满足信号切换开始时，由第一发射天线工作，当满足信号切换时，由第二发射天线与第一发射天线同时工作，当满足信号切换结束时，由第二发射天线工作。
8.根据权利要求7所述的应用相位连续的信号切换方法的测试系统，其特征在于，包括所述第一天线、第二天线与同一台导航信号源连接时，所述导航信号源中的信号生成单元通过时频基准模块生成导航射频信号，通过有线方式连接第一天线、第二天线发射。
9.根据权利要求8所述的应用相位连续的信号切换方法的测试系统，其特征在于，所述导航信号源的信号生成单元为2个以上时，所述信号生成单元均与共同的时频基准模块连接，各所述信号生成单元至少生成1个用于被测终端接收的测试信号，通过对应的天线发射。
10.根据权利要求7所述的应用相位连续的信号切换方法的测试系统，其特征在于，所述第一天线、第二天线分别与不同的导航信号源连接时，各所述导航信号源的信号生成单元均与共同的时频基准模块连接，各所述信号生成单元至少生成1个用于被测终端接收的射频信号，通过对应的天线发射。
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