CN112394373A - 卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能测试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能测试系统及方法，包括导航信号模拟器和测试评估单元；导航信号模拟器包括信号模拟单元及控制单元，控制单元用于生成或接收外部输入的仿真及控制参数，并将仿真及控制参数发送至信号模拟单元和测试评估单元；信号模拟单元用于根据卫星导航仿真及控制参数生成卫星的数字基带信号，并通过光纤发送至抗干扰基带芯片;测试评估单元用于接收所述抗干扰基带芯片输出的定位解算信息，并比较所述定位解算信息与仿真及控制参数，判断所述抗干扰基带芯片的通道性能。本发明还公开一种测试方法,该方法用于上述系统。本发明具有可提高测试效率和测试准确性、降低测试成本等优点。

Description

卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能测试系统及方法
技术领域
本发明主要涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能测试系统及方法。
背景技术
卫星导航抗干扰基带芯片是抗干扰接收机的核心器件，其功能和性能决定了整机的性能指标，其工作原理是在抗干扰基带芯片中增加抗干扰的算法实现对干扰信号的抑制，进而完成对指定卫星信号的捕获、跟踪、数据解调，并给出卫星信号的伪距、载波相位等测量信息。
目前，对卫星导航抗干扰基带芯片的测试通常是在微波暗室中进行，测试检定系统将导航信号模拟器产生的多用户射频信号或者单星射频导航信号通过发射天线进行播发，卫星导航抗干扰基带芯片通过接收天线接收射频信号，卫星导航抗干扰基带芯片对射频导航信号处理完毕后输出相应的测试信息，然后由测试检定系统中的评估软件对抗干扰基带芯片性能进行相应的评估。
上述对卫星导航抗干扰基带芯片测试的传统方法存在以下不足：
1、现有方案构建的测试系统组成复杂、造价高，需要对每一路射频信号的链路功率、时延必须严格标齐，否则就会直接影响抗干扰基带芯片测试评估的准确性，不利于测试系统的快速构建。
2、抗干扰基带芯片由于不能直接对射频导航信号进行处理，因此需要配合阵列天线进行整机测试，那么就造成了抗干扰基带芯片最终评估结果引入了阵列天线的干扰，不能真实、客观的反映抗干扰基带芯片的真实通道性能。
综上所述，传统技术通过射频信号对抗干扰基带芯片进行测试的方案不能剥离测试系统、测试环境、链路误差等对基带信号处理模块的影响，最终难以准确、客观评估抗干扰基带芯片本身的性能指标。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可提高测试效率和测试准确性、降低测试成本的卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能测试系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能测试系统，包括导航信号模拟器和测试评估单元；所述导航信号模拟器包括信号模拟单元及控制单元，所述控制单元用于生成或接收外部输入的仿真及控制参数，并将所述仿真及控制参数发送至所述信号模拟单元和测试评估单元；所述信号模拟单元用于根据所述仿真及控制参数生成数字基带信号，并通过所述光纤发送至所述抗干扰基带芯片;所述测试评估单元用于接收所述抗干扰基带芯片输出的定位解算信息，并比较所述定位解算信息与所述仿真及控制参数，判断所述抗干扰基带芯片的通道性能。
进一步地，所述信号模拟单元包括数学仿真模块和信号生成模块，所述数学仿真模块根据所述控制单元提供的仿真及控制参数生成卫星导航仿真数据，并将所述卫星导航仿真数据发送至所述信号生成模块。
进一步地，所述系统还包括用于提供统一的时频基准的时频基准模块，所述信号生成模块在时频基准模块提供的统一时频基准下，根据所述卫星导航仿真数据生成数字基带信号。
进一步地，所述仿真及控制参数至少包括时间信息、导航卫星轨道信息以及被仿真对象的位置信息。
进一步地，所述信号生成模块包括至少一个信号生成通道，每个所述信号生成通道放置有至少一颗卫星的数字基带信号。
进一步地，所述数字基带信号通过所述光纤发送至所述抗干扰基带芯片的每一个通道，所述抗干扰基带芯片根据每个通道接收的数字基带信号进行定位，并输出定位解算信息。
进一步地，所述数字基带信号依据信号生成通道的数量进行分配，每个信号生成通道中均包含数据流；将信号生成通道中的数据流按照顺序进行排列，通过组合形成组合数据；将组合数据传入缓冲区，对组合数据进行编码。
进一步地，所述控制单元包括交互控制界面，所述交互控制界面用于为用户提供对外交互的界面。
本发明进一步提供一种卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能测试方法，包括：
生成或外部输入仿真及控制参数,并发送所述仿真及控制参数；根据所述仿真及控制参数生成数字基带信号;通过光纤发送所述数字基带信号至所述抗干扰基带芯片；接收所述抗干扰基带芯片输出的定位解算信息，并比较所述定位解算信息与仿真及控制参数，判断所述抗干扰基带芯片的通道性能。
进一步地，所述根据所述仿真及控制参数生成数字基带信号包括：根据仿真及控制参数生成卫星导航仿真数据，再在统一时频基准下，根据所述卫星导航仿真数据生成数字基带信号。
进一步地，所述仿真及控制参数至少包括时间信息、导航卫星轨道信息以及被仿真对象的位置信息。
进一步地，所述数字基带信号通过所述光纤发送至所述抗干扰基带芯片的每一个通道, 所述抗干扰基带芯片根据所述抗干扰基带芯片的每个通道所接收的数字基带信号进行定位，并输出定位解算信息。
进一步地，所述数字基带信号依据信号生成通道的数量进行分配，每个信号生成通道中均包含数据流；将信号生成通道中的数据流按照顺序进行排列，通过组合形成组合数据；将组合数据传入缓冲区，对组合数据进行编码。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能测试评估系统及方法，使导航信号模拟器能够输出数字基带信号，并通过光纤发送至抗干扰基带芯片。因此能够降低射频测试方案对导航信号模拟器和暗室测试环境的要求，消除发射天线、链路一致性和接收天线对抗干扰基带芯片性能评估准确性的影响；进一步，本发明通过数字基带信号的方式能够严格控制各路信号的时延、功率的一致性，同时能够对抗干扰基带芯片的所有通道同时进行测试评估，提高了测试效率和测试准确性，降低了测试成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能测试系统的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的数字基带信号生成的原理示意图。
图3为本发明实施例提供的数字基带信号分发的原理示意图。
图4为本发明实施例提供的抗干扰基带芯片的性能测试方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领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，都属于本申请保护的范围。
卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能一般包括通道时延一致性、捕获时间、接收信号功率动态范围等性能。请参阅图1,所示为本发明实施例提供的卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能测试系统的结构示意图，所述系统包括：导航信号模拟器和测试评估单元，所述导航信号模拟器与所述抗干扰基带芯片通过光纤连接；所述导航信号模拟器包括信号模拟单元及控制单元,所述控制单元用于本地生成或接收外部输入的仿真及控制参数，并将所述仿真及控制参数发送至信号模拟单元和测试评估单元；所述信号模拟单元用于根据仿真及控制参数生成数字基带信号，并通过光纤发送至抗干扰基带芯片；所述测试评估单元用于接收所述抗干扰基带芯片输出的定位解算信息，并比较所述定位解算信息与仿真及控制参数，判断所述抗干扰基带芯片的通道性能。
具体地，抗干扰基带芯片设于抗干扰接收机内，通过光纤与信号模拟单元连接。信号模拟单元通过线缆（如网线）直接与控制单元相连，完成数据传送；控制单元通过线缆（如网线）与测试评估单元相连，完成数据传送；测试评估单元通过端口（如串口）与抗干扰基带芯片相连，完成数据传送。可以理解的是,信号模拟单元与控制单元之间,控制单元与测试评估单元之间,测试评估单元与抗干扰基带芯片之间的连接方式不局限于本发明实施例中的方式,其他能够满足数据传送的连接方式也包括在本发明保护范围内。
请参阅图2，所示为本发明实施例提供的数字基带信号生成的原理示意图。信号模拟单元包括数学仿真模块和信号生成模块，数学仿真模块根据控制单元提供的仿真及控制参数生成卫星导航仿真数据，并将所述卫星导航仿真数据发送至信号生成模块。其中，所述仿真及控制参数至少包括时间信息、导航卫星轨道信息以及被仿真对象的位置信息，进一步可包含被仿真对象的速度、加速度信息。可以理解的是，进一步地还可将被仿真对象的位置、速度、加速度信息转换为伪距、伪距速度、伪距加速度信息。
进一步地，所述系统还包括用于提供统一的时频基准的时频基准模块，信号生成模块在时频基准模块提供的统一的时频基准下，根据所述卫星导航仿真数据利用数字基带合成方法生成数字基带信号。
具体地，信号生成模块包括至少一个信号生成通道，每个信号生成通道内放置有至少一颗卫星的数字基带信号。例如每个信号生成通道内放置有GPS星座中任意一颗卫星的数字基带信号。可以理解的是，本发明信号生成通道内放置的数字基带信号不局限于本实施例中的卫星导航星座的数字基带信号。数字基带信号依据信号生成通道的数量进行分配，每个信号生成通道中均包含数据流；将信号生成通道中的数据流按照顺序进行排列，通过组合形成组合数据；将组合数据传入缓冲区，对组合数据进行编码。
请参阅图3，所示为本发明实施例提供的数字基带信号分发的原理示意图。当数字基带信号需要分发到16路通道上面，每个通道4bit数据流，将通道数据按照顺序进行排列，组合成64bit的数据，然后将数据传入缓冲区，同时采用Aurora64B/66B对数据进行编码。在数据分发过程中使用的采样时钟为62MHz，因此链路通道带宽为64bit*62MHz=3.968Gbit/s。在实际传输过程中光纤接口使用1x5G(一路5G接口)即可满足光纤链路传输需求。可以理解的是，在在其他数量的通道上、采用其他数据流的方式，本发明也可以实现，因此也应在本发明的保护范围之内。
具体地，所述数字基带信号通过光纤链路发送至所述抗干扰基带芯片的每一个通道后，所述抗干扰基带芯片根据每个通道接收的数字基带信号进行定位，并输出定位解算信息。
测试评估单元接收控制单元上报的仿真及控制参数以及抗干扰基带芯片输出的定位解算信息，测试评估单元对抗干扰基带芯片通道时延一致性、捕获时间、接收信号功率动态范围等进行自动化测试，从而对抗干扰基带芯片的通道性能进行判断。
在一个优选实施例中，控制单元还包括交互控制界面（图未示），所述交互控制界面用于为用户提供对外交互的界面，能够为用户编辑仿真、改变仿真中的参数、监控仿真进程及各功能模块状态提供交互窗口。
本发明提供的卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能测试系统在原有的导航信号模拟器的基础上，改变原有的数据传输流程，使导航信号模拟器能够输出数字基带信号，并通过光纤发送至测试评估软件，能够降低现有技术中的测试系统的要求，消除发射天线、链路一致性和接收天线对抗干扰基带芯片性能准确性的影响，提高了测试效率和测试准确性，降低了测试成本。
请参阅图4，所示为本发明实施例提供的卫星导航抗干扰基带芯片的性能测试方法的流程示意图，所述方法用于如图1所示的卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能测试系统，该方法包括：
步骤S10：生成或接收外部输入仿真及控制参数,并发送所述仿真及控制参数;
步骤S20：根据所述仿真及控制参数生成数字基带信号；
步骤S30：通过光纤发送所述数字基带信号至所述抗干扰基带芯片；
步骤S40：接收所述抗干扰基带芯片输出的定位解算信息，并比较所述定位解算信息与仿真及控制参数，判断所述抗干扰基带芯片的通道性能。
具体地，控制单元生成或接收外部输入的仿真及控制参数，并发送所述仿真及控制参数至信号模拟单元和测试评估单元,其中所述仿真及控制参数至少包括时间信息、导航卫星轨道信息以及被仿真对象的位置信息。进一步可包含被仿真对象的速度、加速度信息。可以理解的是，进一步地还可将被仿真对象的位置、速度、加速度信息转换为伪距、伪距速度、伪距加速度信息。
信号模拟单元根据仿真及控制参数生成数字基带信号，并通过光纤发送至抗干扰基带芯片；测试评估单元接收抗干扰基带芯片输出的定位解算信息，并比较所述定位解算信息与仿真及控制参数，判断所述抗干扰基带芯片的通道性能。
导航信号模拟器生成卫星导航仿真数据之后，在统一的时频基准下，根据卫星导航仿真数据生成多颗卫星的数字基带信号，所述数字基带信号通过光纤发送至抗干扰基带芯片的每一个通道。所述抗干扰基带芯片根据抗干扰基带芯片每个通道所接收的数字基带信号进行定位，并输出定位解算信息。最后测试评估单元接收控制单元上报的仿真及控制参数以及抗干扰基带芯片输出的定位解算信息，对抗干扰基带芯片通道性能进行判断，即对抗干扰基带芯片的通道时延一致性、捕获时间、接收信号功率动态范围等性能进行自动化测试。
进一步的，数字基带信号依据信号生成通道的数量进行分配，每个信号生成通道中均包含数据流；将信号生成通道中的数据流按照顺序进行排列，通过组合形成组合数据；将组合数据传入缓冲区，对组合数据进行编码。数字基带信号分发的原理已在前文介绍,在此不再赘述。
由上可知，在生成多路数字基带数据时，本发明是在原有导航信号模拟器的基础上，改变原有的数据传输流程，使导航信号模拟器能够输出数字基带信号。本发明采用数字基带信号和高速光纤链路的方式，能够降低射频测试方案对导航信号模拟器和暗室测试环境的要求，消除发射天线、链路一致性和接收天线对抗干扰基带芯片性能评估准确性的影响，通过数字基带信号的方式能够严格控制各路信号的时延、功率的一致性，同时能够对抗干扰基带芯片的所有通道同时进行测试评估，提高了测试效率和测试准确性，降低了测试成本。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能测试系统，其特征在于，包括导航信号模拟器和测试评估单元；所述导航信号模拟器包括信号模拟单元及控制单元，所述控制单元用于生成或接收外部输入的仿真及控制参数，并将所述仿真及控制参数发送至信号模拟单元和测试评估单元；所述信号模拟单元用于根据所述仿真及控制参数生成数字基带信号，并通过光纤发送至抗干扰基带芯片；所述测试评估单元用于接收所述抗干扰基带芯片输出的定位解算信息，并比较所述定位解算信息与仿真及控制参数，判断所述抗干扰基带芯片的通道性能。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号模拟单元包括数学仿真模块和信号生成模块，所述数学仿真模块根据所述控制单元提供的仿真及控制参数生成卫星导航仿真数据，并将所述卫星导航仿真数据发送至所述信号生成模块。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,还包括用于提供统一的时频基准的时频基准模块，所述信号生成模块在时频基准模块提供的统一时频基准下，根据所述卫星导航仿真数据生成数字基带信号。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述仿真及控制参数至少包括时间信息、导航卫星轨道信息以及被仿真对象的位置信息。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述信号生成模块包括至少一个信号生成通道，每个所述信号生成通道放置有至少一颗卫星的数字基带信号。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数字基带信号通过所述光纤发送至所述抗干扰基带芯片的每一个通道，所述抗干扰基带芯片根据每个通道接收的数字基带信号进行定位，并输出定位解算信息。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数字基带信号依据信号生成通道的数量进行分配，每个信号生成通道中均包含数据流；将信号生成通道中的数据流按照顺序进行排列，通过组合形成组合数据；将组合数据传入缓冲区，对组合数据进行编码。
8.一种卫星导航抗干扰基带芯片的通道性能测试方法，其特征在于，包括：
生成或外部输入仿真及控制参数,并发送所述仿真及控制参数；
根据所述仿真及控制参数生成数字基带信号;
通过光纤发送所述数字基带信号至所述抗干扰基带芯片；
接收所述抗干扰基带芯片输出的定位解算信息，并比较所述定位解算信息与仿真及控制参数，判断所述抗干扰基带芯片的通道性能。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述仿真及控制参数生成数字基带信号包括：根据仿真及控制参数生成卫星导航仿真数据，再在统一时频基准下，根据所述卫星导航仿真数据生成数字基带信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述仿真及控制参数至少包括时间信息、导航卫星轨道信息以及被仿真对象的位置信息。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述数字基带信号通过所述光纤发送至所述抗干扰基带芯片的每一个通道, 所述抗干扰基带芯片根据所述抗干扰基带芯片的每个通道所接收的数字基带信号进行定位，并输出定位解算信息。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述数字基带信号依据信号生成通道的数量进行分配，每个信号生成通道中均包含数据流；将信号生成通道中的数据流按照顺序进行排列，通过组合形成组合数据；将组合数据传入缓冲区，对组合数据进行编码。
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