CN112859118A - 一种接收机的测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种接收机的测试方法,包括:接收包括导航信号和干扰信号的混合信号;根据所述混合信号和接收机接收的测试信号得出捕获参数;若所述捕获参数没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号;若所述捕获参数达到预设值,则输出所述干扰信号的强度。通过测试接收机的捕获连续性和所述捕获可用性能够准确得出接收机的抗干扰性能。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航领域,特别涉及一种接收机的测试方法及系统。
背景技术
基于性能的导航(PBN)是国际民用航空组织(ICAO)在整合各国区域导航(RNAV)和所需性能导航(RNP)运行实践和技术标准的基础上,提出的一种新型运行概念。它将航空器的机载设备能力与卫星导航及其他先进技术结合起来,涵盖了从航路、终端区到进近着落的所有飞行阶段,提供了更加精确、安全的飞行方法和更加高效的空中交通管理模式。PBN是飞机运行方式的重大变革,能有效促进民航持续安全,增加空域容量,减少地面导航设施投入,提高节能减排效果。
PBN运行将主要依靠全球导航卫星系统(GNSS)。GNSS为民用航空的发展带来了革命性的变化,使民航导航手段从陆基系统向星基系统过渡。GNSS将是民航未来导航系统的核心。然而GNSS系统面临复杂的电磁兼容环境。作为GNSS重要组成部分的BDS系统,其B2信号所在频段与GPS系统L5信号共用,但此频段已经有许多无线电导航系统在工作,包括军用系统,也包括正在使用的民用航空无线电系统。不同的航空电子系统将对导航接收机造成干扰,严重时将导致接收机无法正常捕获导航信号。因此需要对导航接收机的抗干扰性能进行测试。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种能够准确测试出接收机的抗干扰能力的接收机的测试方法及系统。
(二)技术方案
为解决上述问题,本发明的第一方面提供了一种接收机的测试方法,包括:接收包括导航信号和干扰信号的混合信号;根据所述混合信号和接收机接收的测试信号得出捕获参数;若所述捕获参数没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号;若所述捕获参数达到预设值,则输出所述干扰信号的强度。
可选地,在所述接收包括导航信号和干扰信号的混合信号之前,还包括:根据试飞真实数据生成所述导航信号;模拟所述干扰信号;将所述干扰信号和所述导航信号合并处理后得到混合信号。
可选地,所述将干扰信号和所述导航信号合并处理后得到混合信号包括:所述将干扰信号和所述导航信号合成一路;对合成一路的所述将干扰信号和所述导航信号进行衰减,得到所述混合信号。
可选地,所述捕获参数包括:捕获连续性和捕获可用性中的至少一个。
可选地,所述据所述混合信号和接收机接收的测试信号得出捕获参数,包括:根据所述混合信号和所述测试信号确定平均相关峰异常时间间隔;根据所述平均相关峰异常时间间隔得出所述捕获连续性;所述若所述捕获参数没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号,包括:若所述捕获连续性没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号;所述若所述捕获参数达到预设值,则输出所述干扰信号的强度,包括:若所述捕获连续性达到预设值,则输出所述干扰信号的强度。
可选地,所述据所述混合信号和接收机接收的测试信号得出捕获参数,包括:根据所述混合信号和所述测试信号确定平均相关峰异常时间间隔;根据所述平均相关峰异常时间间隔和平均异常修复时间得出所述捕获可用性;所述若所述捕获参数没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号,包括:若所述捕获可用性没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号;所述若所述捕获参数达到预设值,则输出所述干扰信号的强度,包括:若所述捕获可用性达到预设值,则输出所述干扰信号的强度。
可选地,所述据所述混合信号和接收机接收的测试信号得出捕获参数,包括:根据所述混合信号和所述测试信号确定平均相关峰异常时间间隔;根据所述平均相关峰异常时间间隔和平均异常修复时间得出所述捕获连续性和所述捕获可用性;所述若所述捕获参数没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号,包括:若所述捕获连续性和所述捕获可用性有任意一个没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号;所述若所述捕获参数达到预设值,则输出所述干扰信号的强度,包括:若所述捕获连续性和所述捕获可用性均达到预设值,则输出所述干扰信号的强度。
可选地,所述捕获连续性的数学模型连续性概率pcon和连续性风险概率prisk为:
pcon=e-(1/MCPFI)
prisk=1-e-(1/MCPFI)
其中,MCPFI为平均相关峰异常时间间隔。
可选地,所述捕获可用性数学模型为:
其中,α为相关峰异常的概率,是平均相关峰异常时间间隔MCPFI的倒数;β为接收机对异常情况的修复率,是平均异常修复时间MFRI的倒数。
可选地,在输出所述干扰信号的强度之后还包括:
若所述干扰信号的数量达到预定值,则输出干扰信号强度;
若所述干扰信号的数量没有达到预定值,则增加所述干扰信号的数量,重新接收所述混合信号。
本发明的第一方面提供了一种接收机的测试系统,包括:导航卫星信号模拟器,用于将机载试飞试验中采集到的实际数据恢复为导航信号;干扰信号模拟器,用于根据测试需求生成干扰信号;合路器,用于将所述导航信号和所述干扰信号合为一路;衰减器,用于将合为一路的所述导航信号和所述干扰信号衰减后得到混合信号;接收机,接收所述混合信号;处理模块,用于得出所述混合信号进行捕获连续性和/或捕获可用性并记录所述干扰信号的强度。
(三)有益效果
1、本发明的测试方法通过测试接收机的捕获连续性和所述捕获可用性能够准确得出接收机的抗干扰性能。
2、本发明的测试方法着重测试接收机在航空电子系统影响下的抗干扰性能。使用机载试飞真实数据通过导航信号模拟器恢复射频信号,能够更好的模拟北斗多模导航接收机机载测试场景,节约了机载测试成本。
3、本发明的测试方法提出了一种导航接收机捕获连续性指标并给出了数学模型。以该指标测试导航接收机的抗干扰性能,运算量小且适用于严重干扰下接收机无法定位解算的情况。
4、本发明的测试方法提出了导航接收机捕获可用性指标并给出了数学模型。该指标可以测试接收机在多种干扰共同影响下的抗干扰性能。
5、本发明的测试方法在各种全球导航卫星系统中都能应用,并且不需更换试飞真实数据,修改测试指标。
附图说明
图1是本发明实施例1的接收机的测试方法的流程图;
图2是接收机捕获的马尔科夫状态转移过程图;
图3是不同系统干扰下导航接收机捕获的马尔科夫状态转移过程图;
图4是实施例2的测试系统的机构框图。
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了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。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,都属于本发明保护的范围。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
第一实施方式图1是本发明第一实施方式接收机的测试方法的流程图;
如图1所示,本实施方式接收机的测试方法,包括:S100:接收包括导航信号和干扰信号的混合信号;S200:根据所述混合信号和接收机接收的测试信号得出捕获参数;S300:若所述捕获连续性和/或所述捕获可用性捕获参数没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新回到步骤S100;S400:若所述捕获参数捕获连续性和/或所述捕获可用性达到预设值,则输出所述干扰信号的强度。
在一可选实施例中,在S100之前还包括:根据试飞真实数据生成所述导航信号;模拟所述干扰信号;将所述干扰信号和所述导航信号合并处理后得到混合信号。
在一可选实施例中,,所述将干扰信号和所述导航信号合并处理后得到混合信号包括:所述将干扰信号和所述导航信号合成一路;对合成一路所述将干扰信号和所述导航信号进行衰减,得到所述混合信号。
在一可选实施例中,,所述捕获参数包括:捕获连续性和捕获可用性中的至少一个。其中,导航接收机捕获连续性是指在一定时间段内接收机捕获过程持续“健康”而不发生非计划中断的概率。计划中断是需要提前通知且有相应应对措施的中断,不会对接收机捕获的连续性产生影响。非计划中断主要包括导航接收机捕获中的虚警、误警和漏警,主要是由捕获相关峰异常引起的。在一可选实施例中,所述据所述混合信号和接收机接收的测试信号得出捕获参数,包括:根据所述混合信号和所述测试信号确定平均相关峰异常时间间隔;根据所述平均相关峰异常时间间隔得出所述捕获连续性;所述若所述捕获参数没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号,包括:若所述捕获连续性没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号;所述若所述捕获参数达到预设值,则输出所述干扰信号的强度,包括:若所述捕获连续性达到预设值,则输出所述干扰信号的强度。
由导航接收机捕获连续性的定义可知,连续性主要关注的是导航接收机捕获过程能够保持持续“健康”运行而不发生非计划中断的概率。在对导航接收机捕获连续性进行评估测试时,需要确定发生连续性中断的判决条件。平均相关峰异常时间间隔表示前后两次相关峰异常时间的平均值,被用来表示导航接收机捕获连续性的非计划中断概率。所述捕获连续性的数学模型连续性概率pcon和连续性风险概率prisk为:
pcon=e-(1/MCPFI)
prisk=1-e-(1/MCPFI)
其中,MCPFI为平均相关峰异常时间间隔。由上式可知,MCPFI越大,连续性概率越大,连续性风险概率越小。反之,MCPFI越小,非计划中断的发生频率越快,进而造成连续性概率越小,连续性风险概率越大。
在一可选实施例中,所述据所述混合信号和接收机接收的测试信号得出捕获参数,包括:根据所述混合信号和所述测试信号确定平均相关峰异常时间间隔;根据所述平均相关峰异常时间间隔和平均异常修复时间得出所述捕获可用性;所述若所述捕获参数没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号,包括:若所述捕获可用性没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号;所述若所述捕获参数达到预设值,则输出所述干扰信号的强度,包括:若所述捕获可用性达到预设值,则输出所述干扰信号的强度。
导航接收机捕获可用性是指导航接收机捕获阶段相关峰正常且能够正常捕获到导航信号占据的时间比率。对可用性进行测试时,不能只考虑捕获过程中相关峰异常的概率。由于部分接收机可以通过调整相关峰捕获阈值对异常情况进行自适应的修复,因此需要综合相关峰异常情况和修复特性才能整体上反映导航接收机捕获可用性。
图2是接收机捕获的马尔科夫状态转移过程图,如图2所示,将导航接收机的捕获过程用马尔科夫过程来描述,其马尔科夫状态转移过程如图2所示。图中,0表示导航接收机捕获过程正常,1表示导航接收机捕获过程异常。α为相关峰异常的概率,是平均相关峰异常时间间隔MCPFI的倒数;β为接收机对异常情况的修复率,是平均异常修复时间MFRI的倒数;Δt为状态转移时间间隔。
基于可靠性理论,依据上述马尔科夫状态转移过程可得到测试导航接收机捕获瞬时可用性的数学模型A(t)为:
其中,α为相关峰异常的概率,是平均相关峰异常时间间隔MCPFI的倒数;β为接收机对异常情况的修复率,是平均异常修复时间MFRI的倒数。
当t→∞时,由上式可得测试导航接收机捕获稳态可用性的数学模型A为:
由上式可知,当β远远大于α时,导航接收机捕获可用性最高,基本接近于100%;当α远远大于β时,导航接收机捕获可用性最低,几乎为0;除去上述两种情况,导航接收机捕获可用性将介于0~100%之间,由α和β的实际大小关系来决定。
除此之外,由α、β与MCPFI、MFRI之间的关系还可以将上式等价为:
卫星导航系统面临着复杂的航空电磁兼容环境,在其工作的频段内已经有许多航空无线电系统在工作,包括军用系统,也包括正在使用的民用航空无线电系统。不同系统的脉冲干扰对导航接收机捕获可用性的影响程度也不同。不同系统干扰下导航接收机捕获的马尔科夫状态转移过程如图2所示,其中不同系统的干扰是并联关系。
图3是不同系统干扰下导航接收机捕获的马尔科夫状态转移过程图,如图3所示,αi(i=1,2,...,n)和βi(i=1,2,...,n)分别表示不同系统干扰下接收机相关峰的异常率和修复率。综合考虑不同系统干扰的影响,上式中接收机相关峰的异常率和修复率分别等价为:
在一可选实施例中,所述据所述混合信号和接收机接收的测试信号得出捕获参数,包括:根据所述混合信号和所述测试信号确定平均相关峰异常时间间隔;根据所述平均相关峰异常时间间隔和平均异常修复时间得出所述捕获连续性和所述捕获可用性;所述若所述捕获参数没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号,包括:若所述捕获连续性和所述捕获可用性有任意一个没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号;所述若所述捕获参数达到预设值,则输出所述干扰信号的强度,包括:若所述捕获连续性和所述捕获可用性均达到预设值,则输出所述干扰信号的强度。
优选地,在S400之后还包括:若所述干扰信号的数量达到预定值,则输出干扰信号强度;若所述干扰信号的数量没有达到预定值,则增加所述干扰信号的数量,回到步骤S100。
第二实施方式图4是第二实施方式的测试系统的结构框图。
如图4所示,本实施方式提供了一种接收机的测试系统,包括:导航卫星信号模拟器,用于将机载试飞试验中采集到的实际数据恢复为导航信号;干扰信号模拟器,用于根据测试需求生成干扰信号;合路器,用于将所述导航信号和所述干扰信号合为一路;衰减器,用于将合为一路的所述导航信号和所述干扰信号衰减后得到混合信号;接收机,接收所述混合信号;处理模块,用于根据如第一实施方式的方式评估所述混合信号进行捕获连续性和/或捕获可用性并记录所述干扰信号的强度。
导航卫星信号模拟器将机载试飞试验中采集到的实际数据恢复为导航射频信号,干扰信号模拟器根据测试需求生成射频干扰信号,将两个模拟器产生的射频信号经合路器和衰减器后,再通过转发器进行转发,然后通过多模接收天线接收该信号并将之送入射频前端,射频前端的输出信号送入待测试的北斗多模导航接收机进行导航定位解算,最后计算导航接收机抗干扰性能指标。为了准确,可以将真是的的试飞数据输入到导航卫星信号模拟器。干扰信号模拟器产生的信号可以根据需要来设定。具体来说根据测试需要设定干扰信号的数量,种类以及干扰信号的强度。
为准确的测试北斗多模导航接收机的机载抗干扰性能,本发明使用了北斗多模导航接收机机载试飞试验中采集到的真实数据,通过导航卫星模拟器将其恢复为导航射频信号。
应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (11)
1.一种接收机的测试方法,其特征在于,包括:
接收包括导航信号和干扰信号的混合信号;
根据所述混合信号和接收机接收的测试信号得出捕获参数;
若所述捕获参数没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号;
若所述捕获参数达到预设值,则输出所述干扰信号的强度。
2.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,在所述接收包括导航信号和干扰信号的混合信号之前,还包括:
根据试飞真实数据生成所述导航信号;
模拟所述干扰信号;
将所述干扰信号和所述导航信号合并处理后得到混合信号。
3.根据权利要求2所述的测试方法,其特征在于,所述将干扰信号和所述导航信号合并处理后得到混合信号包括:
所述将干扰信号和所述导航信号合成一路;
对合成一路的所述将干扰信号和所述导航信号进行衰减,得到所述混合信号。
4.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,
所述捕获参数包括:捕获连续性和捕获可用性中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的测试方法,其特征在于,所述据所述混合信号和接收机接收的测试信号得出捕获参数,包括:根据所述混合信号和所述测试信号确定平均相关峰异常时间间隔;根据所述平均相关峰异常时间间隔得出所述捕获连续性;
所述若所述捕获参数没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号,包括:若所述捕获连续性没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号;
所述若所述捕获参数达到预设值,则输出所述干扰信号的强度,包括:若所述捕获连续性达到预设值,则输出所述干扰信号的强度。
6.根据权利要求4所述的测试方法,其特征在于,所述据所述混合信号和接收机接收的测试信号得出捕获参数,包括:根据所述混合信号和所述测试信号确定平均相关峰异常时间间隔;根据所述平均相关峰异常时间间隔和平均异常修复时间得出所述捕获可用性;
所述若所述捕获参数没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号,包括:若所述捕获可用性没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号;
所述若所述捕获参数达到预设值,则输出所述干扰信号的强度,包括:若所述捕获可用性达到预设值,则输出所述干扰信号的强度。
7.根据权利要求4所述的测试方法,其特征在于,所述据所述混合信号和接收机接收的测试信号得出捕获参数,包括:根据所述混合信号和所述测试信号确定平均相关峰异常时间间隔;根据所述平均相关峰异常时间间隔和平均异常修复时间得出所述捕获连续性和所述捕获可用性;
所述若所述捕获参数没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号,包括:若所述捕获连续性和所述捕获可用性有任意一个没有达到预设值,则增加所述干扰信号的强度,重新接收所述混合信号;
所述若所述捕获参数达到预设值,则输出所述干扰信号的强度,包括:若所述捕获连续性和所述捕获可用性均达到预设值,则输出所述干扰信号的强度。
8.根据权利要求4或5或7所述的测试方法,其特征在于,所述捕获连续性的数学模型连续性概率pcon和连续性风险概率prisk为:
pcon=e-(1/MCPFI)
prisk=1-e-(1/MCPFI)
其中,MCPFI为平均相关峰异常时间间隔。
10.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,在输出所述干扰信号的强度之后还包括:
若所述干扰信号的数量达到预定值,则输出干扰信号强度;
若所述干扰信号的数量没有达到预定值,则增加所述干扰信号的数量,重新接收所述混合信号。
11.一种接收机的测试系统,其特征在于,包括:
导航卫星信号模拟器,用于将机载试飞试验中采集到的实际数据恢复为导航信号;
干扰信号模拟器,用于根据测试需求生成干扰信号;
合路器,用于将所述导航信号和所述干扰信号合为一路;
衰减器,用于将合为一路的所述导航信号和所述干扰信号衰减后得到混合信号;
接收机,用于接收所述混合信号;
处理模块,用于得出所述混合信号进行捕获连续性和/或捕获可用性并记录所述干扰信号的强度。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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