CN115144876B - 低轨卫星导航增强终端测试评估方法及系统 - Google Patents
低轨卫星导航增强终端测试评估方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115144876B CN115144876B CN202211077954.3A CN202211077954A CN115144876B CN 115144876 B CN115144876 B CN 115144876B CN 202211077954 A CN202211077954 A CN 202211077954A CN 115144876 B CN115144876 B CN 115144876B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- low
- positioning
- orbit satellite
- terminal
- orbit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 88
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 68
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 claims 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 9
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 7
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013209 evaluation strategy Methods 0.000 description 6
- 230000003416 augmentation Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000005433 ionosphere Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/23—Testing, monitoring, correcting or calibrating of receiver elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
本发明涉及一种低轨卫星导航增强终端测试评估方法，包括：设定信号模拟仿真场景并输出模拟仿真的导航信号；导航信号输出至待测低轨卫星导航增强终端接收；根据导航信号模拟的理论数据信息和待测低轨卫星导航增强终端的解算信息进行对比评估。本发明还提供低轨卫星导航增强终端测试评估系统，包括信号模拟设备、测试评估单元、时频单元。根据低轨卫星建设，本发明首次提出将低轨卫星导航增强终端应用场景进行分别设置场景模式，分别利用模拟仿真的导航信号对待测低轨卫星导航增强终端的性能指标进行全面的对比评估，对低轨卫星导航增强终端的设计、研制、定型，甚至对低轨导航增强地面试验验证系统建设提供核心技术支撑。
Description
技术领域
本发明属于卫星导航技术领域，尤其涉及低轨卫星导航增强终端测试评估方法及系统。
背景技术
全球卫星导航系统（GNSS）是重要的时空信息基础设施，在国民经济建设和国防安全领域发挥着十分重要的作用，已广泛应用于导航、定位和授时的众多领域，而随着无人驾驶等技术的发展，社会生产和生活对精准时空信息的需求达到了前所未有的高度，已从过去的粗略、事后、静态和区域，发展到现在的精准、实时、动态和全球化的需求，而GNSS由于信号功率低、易受干扰和遮挡等缺陷无法满足精准时空信息的需求，因此各种GNSS增强系统相继出现，而低轨星座因具有地面接收信号强度高、几何构型变化快的优势，能够与中高轨GNSS星座形成互补，对增强GNSS的精度、完好性、连续性和可用性具有显著优势，已成为当前卫星导航增强领域的研究热点，可参见2022.1月的《导航定位与授时》中《对低轨导航系统发展趋势的思考》。
低轨导航增强系统在提高GNSS系统服务能力的同时，也给低轨卫星导航增强终端的测试评估带来了新的难题。比如低轨卫星由于距离地面较近，卫星运行速度较快导致低轨卫星出现频繁的切换，另外低轨卫星的远近效应相比MEO卫星和IGSO卫星更加强烈，在低仰角卫星和高仰角卫星同时存在时高仰角卫星会对低仰角卫星造成多址干扰，因此在高仰角卫星和低仰角卫星同时存在时，如何选星也会影响低轨卫星导航增强终端的定位精度，而这些低轨卫星导航增强终端独特的性能如何进行快速准确地全面测试评估，直接影响着低轨卫星导航增强系统建设以及产业化应用。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种低轨卫星导航增强终端的测试评估方法及系统。
为此，本发明公开的低轨卫星导航增强终端定位精度测试评估方法，包括
设定信号模拟仿真场景并输出模拟仿真的导航信号；
所述导航信号输出至待测低轨卫星导航增强终端接收；
根据所述导航信号模拟的理论数据信息和所述待测低轨卫星导航增强终端的解算信息进行对比评估；
所述模拟仿真的导航信号至少包括BDS、GPS、Galileo、GLONASS中的一种GNSS信号和低轨卫星增强星座的增强导航信号；
所述理论数据信息包含理论位置信息、仿真卫星星号、仿真卫星俯仰角、GNSS电文信息和GNSS增强信息；
所述解算信息包含定位时刻、定位位置信息、可见星星号、参与定位卫星星号。
进一步地，所述信号模拟仿真场景包括增强高精度应用场景，当设定在所述增强高精度应用场景，所述模拟仿真的导航信号包括GNSS导航信号和GNSS高精度星历及钟差；所述对比评估包括普通定位精度评估、高精度定位精度评估。
进一步地，所述信号模拟仿真场景包括备份常规精度应用场景，当设定在所述备份常规精度应用场景，所述模拟仿真的导航信号包括GNSS导航信号和LEO导航信号；所述对比评估包括GNSS卫星遮挡策略评估和LEO备份后定位精度评估。
进一步地，所述信号模拟仿真场景包括独立常规精度应用场景，当设定在所述独立常规精度应用场景，所述模拟仿真的导航信号包括LEO导航信号，所述对比评估包括LEO终端抗远近效应评估、LEO终端选星策略评估。
进一步地，所述信号模拟仿真场景包括独立高精度应用场景，当设定在所述独立高精度应用场景，所述模拟仿真的导航信号包括LEO导航信号和LEO高精度星历及钟差；所述对比评估包括高精度定位评估、终端选星策略评估。
进一步地，所述终端选星策略包括所述终端选星策略包括高仰角低轨卫星不少于1颗，低仰角低轨卫星不少于4颗；所述待测低轨卫星导航增强终端稳定输出定位结果后，采集所述待测低轨卫星导航增强终端输出的参与定位的低轨卫星信息，并将所有可见星组成第一集合，并对此时的低轨卫星第一定位精度进行评估；重新运行选择保留不少于4颗的中低仰角低轨卫星；当所述待测低轨卫星导航增强终端重新定位后，采集所述待测低轨卫星导航增强终端输出的参与定位的低轨卫星信息，并将所有可见星组成第二集合，并对此时的低轨卫星第二定位精度进行评估；比较所述第一定位精度与所述第二定位精度的差值是否大于设定的误差限值，且第一集合是否包含第二集合，并根据所述设定的误差限值对所述待测低轨卫星导航增强终端的抗远近效应能力进行评估。
进一步地，当第一定位精度与所述第二定位精度的差值小于设定的误差限值，且第一集合包含第二集合时，评估所述低轨卫星导航增强终端具备抗远近效应。
进一步地，所述信号模拟仿真场景包括低轨增强静态定位场景，记录下场景开始仿真时间为T0，所述待测低轨卫星导航增强终端开始输出定位结果后，连续统计N个定位结果是否满足定位精度的要求；若连续N个定位结果与仿真位置的误差均小于设定的阈值，则记录N个定位结果中首个定位结果的输出时间为T1，则收敛时间为T1-T0；若N个定位结果中有一个误差不满足阈值的要求，则继续从首个不满足误差阈值的点采集N个定位结果进行评估。
进一步地，设定信号模拟仿真场景还输出模拟仿真的干扰信号，所述对比评估包括抗干扰测试评估；所述干扰信号的功率大于所述待测低轨卫星导航增强终端的输出功率。
本发明还提供一种基于上述低轨卫星导航增强终端定位精度测试评估的系统，包括信号模拟设备、测试评估单元、时频单元，其中，
信号模拟设备用于在时频单元提供的时频信号驱使下，接收测试评估单元发出的控制指令和参数设置产生满足低轨卫星导航增强终端测试所需的低轨增强信号，并反馈状态信息至测试评估单元；
测试评估单元用于将被测低轨卫星导航增强终端解算的观测信息与信号模拟设备上报的仿真观测信息进行比对，完成低轨增强导航终端定位精度评估；还用于将保存的电文信息与被测低轨卫星导航增强终端解调出的电文信息进行比对，完成电文误码率测试；
时频单元产生标准的时频信号，并输出至测试评估单元、信号模拟设备。
进一步地，所述信号模拟设备设置仿真场景，所述仿真场景包括增强高精度应用场景、备份常规精度应用场景、独立常规精度应用场景、独立高精度应用场景。
进一步地，所述模拟设备包括有与待测低轨卫星导航增强终端连接的接口。
相比现有技术，本发明的有益效果如下：
根据低轨卫星建设，本发明首次提出将低轨卫星导航增强终端应用场景进行分别设置场景模式，分别利用模拟仿真的导航信号对待测低轨卫星导航增强终端的性能指标进行全面的对比评估，可以全面考核低轨增强终端的功能性能指标，如针对低轨卫星导航增强终端的多普勒效应特点，制定低轨卫星导航增强终端跟踪捕获评估策略，针对低轨卫星导航增强终端的星地远近效应特点，制定低轨卫星导航增强终端选星评估策略，针对低轨卫星导航增强终端的卫星更新速度快特点，制定低轨卫星导航增强终端定位精度评估策略。通过以上评估方法及构建本评估系统，可全面评估测试低轨卫星导航增强终端的定位精度、抗远近效应能力、跟踪捕获能力、收敛速度及抗干扰能力，提高低轨卫星导航增强终端的市场效率，极大地推动低轨卫星系统的产业发展，为国防、民生关键基础设施奠定了技术基础。
附图说明
图1为一实施例提供的低轨卫星导航增强终端测试评估方法流程图；
图2为另一实施例提供的测试评估之应用场景示意图；
图3为另一实施例提供的低轨卫星导航增强终端测试评估系统示意图；
图4为另一实施例提供的信号模拟设备示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都应当属于本申请保护的范围。
以下将结合说明书附图和具体实施方式对本申请做进一步详细说明。
本发明公开的低轨卫星导航增强终端定位精度测试评估方法，图1为包括：设定信号模拟仿真场景并输出模拟仿真的导航信号；导航信号输出至待测低轨卫星导航增强终端接收；根据所述导航信号模拟的理论数据信息和所述待测低轨卫星导航增强终端的解算信息进行对比评估。其中，模拟仿真的导航信号至少包括BDS、GPS、Galileo、GLONASS中的一种GNSS信号和低轨卫星增强星座的增强导航信号；理论数据信息包含理论位置信息、仿真卫星星号、仿真卫星俯仰角、GNSS电文信息和GNSS增强信息；解算信息包含定位时刻、定位位置信息、可见星星号、参与定位卫星星号。
本实施例中，见图2，在信号模拟仿真场景包括增强高精度应用场景，当设定在增强高精度应用场景，模拟仿真的导航信号包括GNSS导航信号和GNSS高精度星历及钟差；对比评估包括普通定位精度评估、高精度定位精度评估。高精度应用场景是指仿真的场景同时包含GNSS导航信号和LEO播发的增强信息，低轨卫星导航增强终端通过同时接收GNSS导航信号和LEO增强信息进行高精度定位；
普通定位精度场景是指只有GNSS导航信号，低轨卫星导航增强终端只能接收GNSS信号进行定位；
常规精度是指只有低轨导航卫星，低轨卫星导航增强终端只能接收低轨卫星的导航信号进行定位。
具体可以参见附图2及相关说明。
普通定位精度评估方法如下：将低轨卫星导航增强终端上报的定位位置信息与低轨卫星导航增强终端测试平台（简称：终端测试平台）仿真的已知理论位置信息进行比较，计算位置误差。
位置误差有两种表示方式：空间位置误差、水平误差和高程误差。
水平误差计算方法为
。其中，
表示低轨水平误差，
表示低轨东向位置误差分量，
表示低轨北向位置误差分量。
低轨空间位置误差计算方法为
，其中，
表示低轨高程位置误差。
东向位置误差分量、北向位置误差分量、高程位置误差分量计算方法为
。其中，j为参加统计的定位信息样本序号，n为样本总数，
为用户机解算出的位置分量值，
为系统仿真的已知位置分量值，i取值leo-e（东向）、leo-n（北向）或leo-h（高程）。
系统对
个测量结果按从小到大的顺序进行排序，取第
个结果为本次检
定的定位精度。如该值小于指标要求的规定，则判定试验该低轨卫星导航增强终端定位精
度指标合格；否则，判为不合格。其中，
表示不超过
的最大整数。以此类推，高
精度定位评估通过仿真精密的星历信息，再通过低轨卫星导航增强终端输出的定位位置信
息和理论位置信息进行比较，以此判别低轨卫星导航增强终端的高精度定位指标。
本实施例中，见图2，在信号模拟仿真场景包括备份常规精度应用场景，当设定在备份常规精度应用场景，所述模拟仿真的导航信号包括GNSS导航信号和LEO导航信号；对比评估包括GNSS卫星遮挡策略和LEO备份后定位精度评估。参与定位的卫星数量多，GNSS导航信号和LEO导航信号联合参与定位，定位精度高。例如，在GNSS卫星遮挡情况下，比如仿真的GNSS导航信号是不完全可见的，有些被遮挡了，在此场景下，测试其待测低轨卫星导航增强终端在GNSS卫星遮挡情况下的定位情况；然后通过在增加LEO导航信号时，再测试其待测低轨卫星导航增强终端在LEO导航信号的补充下，联合部分可见GNSS卫星的定位情况，以及定位精度如何。
本实施例中，见图2，在信号模拟仿真场景包括独立常规精度应用场景，当设定在所述独立常规精度应用场景，所述模拟仿真的导航信号包括LEO导航信号，对比评估包括LEO终端抗远近效应评估、LEO终端选星策略评估。在该场景下，系统只仿真LEO导航信号，不再模拟GNSS导航信号，测试其待测低轨卫星导航增强终端在仅有LEO导航信号下定位情况。详见如LEO终端抗远近效应评估、LEO终端选星策略评估的具体说明。
本实施例中，见图2，在所述信号模拟仿真场景包括独立高精度应用场景，当设定在所述独立高精度应用场景，所述模拟仿真的导航信号包括LEO导航信号和LEO高精度星历及钟差；对比评估包括高精度定位评估、终端选星策略评估。
GNSS信号低仰角卫星和高仰角卫星到达地面的功率差值一般不会超过2dB，而不同仰角的低轨卫星落地功率差值为几十dB，对导航增强的信号体制设计和低轨导航增强终端的设计具有重大影响，关系到低轨增强大系统建设的关键核心问题，针对这么严重的远近效应，在低轨卫星导航增强系统的建设层面，需要对星座设计、覆盖重数、信号体制均需要论证和地面试验验证；在低轨卫星导航增强终端的设计层面，需要评估远近效应对终端的影响，以设计如何抑制远近效应。
为了评估低轨卫星导航增强终端如何克服远近效应的影响，高仰角低轨卫星，有的卫星只能见5-6分钟，变化很快，举例说明，比如基于仿真的GNSS卫星和60颗LEO卫星，其中仰角10°的有35颗卫星，20°的有10颗卫星，60°的有15颗卫星，终端选星策略包括高仰角低轨卫星不少于1颗，低仰角低轨卫星不少于4颗，即选择高仰角60°的其中1颗低轨卫星，低仰角10°的4颗以上的低轨卫星，进行定位，待测低轨卫星导航增强终端稳定输出定位结果后，继续采集待测低轨卫星导航增强终端输出的参与定位的低轨卫星信息，并将所有可见星组成第一集合，并对此时的低轨卫星第一定位精度进行评估；重新运行选择保留不少于4颗的中低仰角低轨卫星；当待测低轨卫星导航增强终端重新定位后，继续采集所述待测低轨卫星导航增强终端输出的参与定位的低轨卫星信息，并将所有可见星组成第二集合，并对此时的低轨卫星第二定位精度进行评估；比较所述第一定位精度与所述第二定位精度的差值是否大于设定的误差限值，且第一集合是否包含第二集合，并根据所述设定的误差限值对所述待测低轨卫星导航增强终端的抗远近效应能力进行评估。在此说明，本发明10°、20°、60°的角度仅做举例说明，实际角度不限于以上。
优选地：1）选择独立常规精度应用场景，待低轨卫星导航增强终端稳定输出定位结果后，采集低轨增强终端输出的参与定位的低轨卫星信息并记为
，其中
为可见星的星号，并将所有可见星
组成第一集合
，即
。
2）并对此时的低轨卫星定位精度进行评估，并记录此时的定位精度为
，定位精度评估公式如下：
其中，j为参加统计的定位信息样本序号，n为样本总数，
为低轨卫星导航增强终端解算出的位置分量值，
为系统仿真的已知位置分量值，i取值leo-e（东向）、leo-n（北向）或leo-h（高程）。
水平误差计算方法为
。其中，
表示低轨水平误差，
表示低轨东向位置误差分量，
表示低轨北向位置误差分量。
低轨空间位置误差计算方法为
，其中，
表示低轨高程位置误差。
3）重新运行步骤1）中选择独立常规精度应用场景，只保留不少于4颗的中低仰角低轨卫星；
4）待低轨卫星导航增强终端重新定位后，采集低轨卫星导航增强终端参与定位的低轨卫星信息并记
，其中
为可见星的星号。并将所有可见星
组成第二集合
，即
。并对此时的定位精度
进行评估，定位精度计算公式如步骤2）中所述；
5）比较
与
的差值是否大于误差限值且
是否包含
，并根据设定的限值对低轨增强终端的抗远近效应性能进行评估。
若
与
的差值小于设定的限值且
，说明高仰角的低轨卫星对于低仰角的卫星没有干扰并定位精度没有影响，最终证明低轨卫星导航增强终端能够抑制远近效应。在此情况下，保留
与
的差值，作为低轨卫星导航增强系统建设的数据之一，对于抑制远近效应的选星策略做参考指导，优化低轨卫星导航增强终端的选星策略。在另一实施例中，当终端厂家做终端设计研制用时，该差值可通过上位机保存，对测试评估得出不能抑制远近效应的低轨卫星导航增强终端做选星调整指令，对选星策略进行调整，再进行测试评估，可以边测试边进行调整改进，以实现自动化测试评估，缩短低轨卫星导航增强终端的设计研制周期。
若
与
的差值大于设定的限值或在集合
存在某一可见星
不属于集合
，说明高仰角卫星加入以后对低仰角卫星有抑制作用，从而导致定位误差增大，精度下降，最终证明该待测低轨卫星导航增强终端不能够抑制远近效应。
以此类推，当选择并设定在独立高精度应用场景时，信号模拟仿真场景包括独立高精度应用场景，当设定，所述模拟仿真的导航信号包括LEO导航信号和LEO高精度星历及钟差；所述精度定位对比评估包括终端选星策略评估。当然，在该场景下，还可以进行高精度定位评估。参见以上定位精度评估方法。
具体地，当第一定位精度与所述第二定位精度的差值小于设定的误差限值，且第一集合包含第二集合时，评估所述低轨卫星导航增强终端具备抗远近效应。因为低轨卫星过境时间很短，仰角高的情况下可能只有几分钟，因此测试评估系统对低轨卫星导航增强终端选星合理性的评估非常有必要，用户使用低轨卫星导航增强终端定位20分钟，定位的前后用的卫星已经完全不同，通过不断的测试评估该低轨卫星导航增强终端抗远近效应，以评估与优化该终端的选星策略的合理性，不断改进最佳的选星策略，使之持续稳定高精度定位。
所述信号模拟仿真场景包括低轨增强静态定位场景，记录下场景开始仿真时间为T0，所述待测低轨卫星导航增强终端开始输出定位结果后，连续统计N个定位结果是否满足定位精度的要求；若连续N个定位结果与仿真位置的误差均小于设定的阈值，则记录N个定位结果中首个定位结果的输出时间为T1，则收敛时间为T1-T0；若N个定位结果中有一个误差不满足阈值的要求，则继续从首个不满足误差阈值的点采集N个定位结果进行评估。低轨增强静态定位场景包括独立常规精度应用场景、独立高精度应用场景。
定位精度评估公式如下：
其中，j为参加统计的定位信息样本序号，n为样本总数，
为低轨卫星导航增强终端解算出的位置分量值，
为系统仿真的已知位置分量值，i取值leo-e（东向）、leo-n（北向）或leo-h（高程）。
其中误差计算公式如下：
水平误差计算方法为
。其中，
表示低轨水平误差，
表示低轨东向位置误差分量，
表示低轨北向位置误差分量。
低轨空间位置误差计算方法为
，其中，
表示低轨高程位置误差。
基于仿真的GNSS卫星和60颗LEO卫星的观测数据进行低轨单点和低轨高精度单点定位解算，数据表明：加入LEO观测数据后，低轨单点、低轨高精度单点定位精度均有显著提升，PPP的定位精度提升了20％-40％，收敛速度提升了70％-90％，LEO参与后的PPP可以在3min内收敛至5cm。可见，低轨星座卫星几何构型变化快加快收敛时间，与GNSS系统融合形成的低轨卫星导航增强，可快速实现精密定位，对智能驾驶、室内定位、及军事上的精准定位都具有重要意义，因此通过本发明测试评估可有效比测低轨卫星导航增强终端的收敛速度，收敛速度越快越好，对低轨卫星导航增强终端的设计、研制、定型起到积极作用，助推低轨卫星导航增强系统建设与产业化应用。
本实施例中，设定信号模拟仿真场景还输出模拟仿真的干扰信号，测试低轨卫星导航增强终端的抗干扰能力，因为低轨卫星导航增强终端接收的信号功率比GNSS导航信号要强，覆盖区域扩大，比通用GNSS接收机抗干扰能力强，其抗干扰测试流程与通用GNSS接收机抗干扰测试流程类似，唯一区别在于，干扰信号的输出功率相对高一些，以测试低轨卫星导航增强终端对干扰信号的抑制能力，通过不断的测试，得出低轨卫星导航增强终端抗干扰信号的能力大于通用GNSS接收机抗干扰能力。
本实施例中，本发明中，模拟仿真的GNSS导航信号至少包括BDS、GPS、Galileo、GLONASS中的任意一种全球导航卫星系统信号和低轨卫星星座融合的低轨卫星导航增强信号。
在另一实施例中，信号模拟的理论数据信息包含理论位置信息、仿真卫星星号、仿真卫星俯仰角、GNSS电文信息和GNSS增强信息；所述解算信息包含定位时刻、定位位置信息、可见星星号、参与定位卫星星号。
本发明还提供一种基于上述低轨卫星导航增强终端定位精度测试评估的系统，如图3-图4所示，包括信号模拟设备、测试评估单元、时频单元，其中，
信号模拟设备用于在时频单元提供的时频信号驱使下，接收测试评估单元发出的控制指令和参数设置产生满足低轨卫星导航增强终端测试所需的低轨增强信号，并反馈状态信息至测试评估单元；
测试评估单元用于将被测低轨卫星导航增强终端解算的观测信息与信号模拟设备上报的仿真观测信息进行比对，完成低轨卫星导航增强终端定位精度评估；还用于将保存的电文信息与被测低轨卫星导航增强终端解调出的电文信息进行比对，完成电文误码率测试；
时频单元产生标准的时频信号，并输出至测试评估单元、信号模拟设备。
本实施例中，信号模拟设备设置仿真场景，仿真场景包括增强高精度应用场景、备份常规精度应用场景、独立常规精度应用场景、独立高精度应用场景。低轨卫星导航增强仿真控制单元，包括增强模式配置、仿真流程控制、精密星历生成，并通过低轨星座仿真、GNSS星座仿真、信息增强生成单元，传输给射频信号生成单元中的导航模拟信号生成、信息增强信号生成，融合产生导航增强信号，用于被测低轨卫星导航增强终端的测试评估。
本实施例中，模拟设备包括有与待测低轨卫星导航增强终端连接的接口，可实现有线/无线连接。
相比现有技术，本发明的有益效果如下：
根据低轨卫星建设，本发明首次提出将低轨卫星导航增强终端应用场景进行分别设置场景模式，分别利用模拟仿真的导航信号对待测低轨卫星导航增强终端的性能指标进行全面的对比评估，可以全面考核低轨增强终端的功能性能指标，如针对低轨卫星导航增强终端的多普勒效应特点，制定低轨卫星导航增强终端跟踪捕获评估策略，针对低轨卫星导航增强终端的星地远近效应特点，制定低轨卫星导航增强终端选星评估策略，针对低轨卫星导航增强终端的卫星更新速度快特点，制定低轨卫星导航增强终端定位精度评估策略。通过以上评估方法及构建本评估系统，可全面评估测试低轨卫星导航增强终端的定位精度、抗远近效应能力、跟踪捕获能力、收敛速度及抗干扰能力，提高低轨卫星导航增强终端的市场效率，极大地推动低轨卫星系统的产业发展，为国防、民生关键基础设施奠定了技术基础。通过本发明测试评估方法和系统，极大提高低轨增强导航终端的比测性能，测试出的优质低轨增强导航终端可应用在高精度导弹等军事上、智能驾驶、无人驾驶等导航要求精度高、定位速度快、且抗干扰能力强等交通、农业等民生领域，不再受电离层等外部干扰影响，不再因为定位精度低、易被干扰导致定位不准，干扰失效的困惑，极大提高各相关领域产业发展。本发明测试评估方法及系统对于低轨导航系统如何建设、星座轨道选择、终端的定位方法以及需要评估的远近效应、切星频繁的问题都是这个系统能够提供的，本发明的测试评估系统可以贯穿低轨增强系统从系统建设全过程乃至建成后的使用环节，意义重大。
虽然本申请已以较佳实施方式揭示如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请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申请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方式。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本申请技术方案保护的范围内。
Claims (11)
1.低轨卫星导航增强终端测试评估方法，其特征在于，包括：
设定信号模拟仿真场景并输出模拟仿真的导航信号；
所述导航信号输出至待测低轨卫星导航增强终端接收；
根据所述导航信号模拟的理论数据信息和所述待测低轨卫星导航增强终端的解算信息进行对比评估；
所述模拟仿真的导航信号至少包括BDS、GPS、Galileo、GLONASS中的一种GNSS信号和低轨卫星增强星座的增强导航信号；
所述理论数据信息包含理论位置信息、仿真卫星星号、仿真卫星俯仰角、GNSS电文信息和GNSS增强信息；
所述解算信息包含定位时刻、定位位置信息、可见星星号、参与定位卫星星号；
所述信号模拟仿真场景包括低轨增强高精度应用场景、备份常规精度应用场景、独立常规精度应用场景、独立高精度应用场景；当设定在所述低轨增强高精度应用场景，所述模拟仿真的导航信号包括GNSS导航信号和低轨卫星播发的GNSS高精度星历及钟差；当设定在所述备份常规精度应用场景，所述模拟仿真的导航信号包括GNSS导航信号和LEO导航信号；当设定在所述独立常规精度应用场景，所述模拟仿真的导航信号只包括LEO导航信号；当设定在所述独立高精度应用场景，所述模拟仿真的导航信号包括LEO导航信号和LEO高精度星历及钟差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当设定在所述低轨增强高精度应用场景，所述对比评估包括普通定位精度评估、高精度定位精度评估。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当设定在所述备份常规精度应用场景，所述对比评估包括GNSS卫星遮挡后定位精度评估和LEO备份后定位精度评估。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当设定在所述独立常规精度应用场景，所述对比评估包括LEO终端抗远近效应评估、终端选星策略评估。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当设定在所述独立高精度应用场景，所述对比评估包括高精度定位评估、终端选星策略评估。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述终端选星策略包括低轨高仰角卫星不少于1颗，低轨低仰角卫星不少于4颗；所述待测低轨卫星导航增强终端开始输出定位结果后，采集所述待测低轨卫星导航增强终端输出的参与定位的低轨卫星信息，并将所有可见星组成第一集合，并对此时的低轨卫星第一定位精度进行评估；重新运行选择保留不少于4颗的中低仰角低轨卫星；当所述待测低轨卫星导航增强终端重新定位后，采集所述待测低轨卫星导航增强终端输出的参与定位的低轨卫星信息，并将所有可见星组成第二集合，并对此时的低轨卫星第二定位精度进行评估；比较所述第一定位精度与所述第二定位精度的差值是否大于设定的误差限值，且第一集合是否包含第二集合，并根据所述设定的误差限值对所述待测低轨卫星导航增强终端的抗远近效应能力进行评估。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当第一定位精度与所述第二定位精度的差值小于设定的误差限值，且第一集合包含第二集合时，评估所述低轨卫星导航增强终端具备抗远近效应能力。
8.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述信号模拟仿真场景包括低轨增强静态定位场景，记录下场景开始仿真时间为T0，所述待测低轨卫星导航增强终端开始输出定位结果后，连续统计N个定位结果是否满足定位精度的要求；若连续N个定位结果与仿真位置的误差均小于设定的阈值，则记录N个定位结果中首个定位结果的输出时间为T1，则收敛时间为T1-T0；若N个定位结果中有一个误差不满足阈值的要求，则继续从首个不满足误差阈值的点继续采集N个定位结果进行评估。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设定信号模拟仿真场景还输出模拟仿真的干扰信号，所述对比评估包括抗干扰测试评估。
10.基于权利要求1-9任意一项所述的低轨卫星导航增强终端测试评估方法的系统，其特征在于：包括信号模拟设备、测试评估单元、时频单元，
信号模拟设备用于在时频单元提供的时频信号驱使下，接收测试评估单元发出的控制指令和参数设置产生满足低轨卫星导航增强终端测试所需的低轨增强信号，并反馈状态信息至测试评估单元；
测试评估单元用于将待测低轨卫星导航增强终端解算的观测信息与信号模拟设备上报的仿真观测信息进行比对，完成低轨增强导航终端定位精度评估；还用于将保存的电文信息与被测低轨卫星导航增强终端解调出的电文信息进行比对，完成电文误码率测试；
时频单元产生标准的时频信号，并输出至测试评估单元、信号模拟设备；
所述信号模拟设备设置仿真场景，所述仿真场景包括增强高精度应用场景、备份常规精度应用场景、独立常规精度应用场景、独立高精度应用场景。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述模拟设备包括有与待测低轨卫星导航增强终端连接的接口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211077954.3A CN115144876B (zh) | 2022-09-05 | 2022-09-05 | 低轨卫星导航增强终端测试评估方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211077954.3A CN115144876B (zh) | 2022-09-05 | 2022-09-05 | 低轨卫星导航增强终端测试评估方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115144876A CN115144876A (zh) | 2022-10-04 |
| CN115144876B true CN115144876B (zh) | 2022-12-23 |
Family
ID=83415299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211077954.3A Active CN115144876B (zh) | 2022-09-05 | 2022-09-05 | 低轨卫星导航增强终端测试评估方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115144876B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115356952B (zh) * | 2022-10-20 | 2023-01-31 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种航天系统数字模型自闭环校验方法 |
| CN115657089B (zh) * | 2022-11-15 | 2023-03-28 | 湖南矩阵电子科技有限公司 | 一种低轨卫星导航增强载荷校准方法及系统 |
| CN115575982B (zh) * | 2022-11-24 | 2023-03-28 | 中汽研软件测评(天津)有限公司 | 车载卫星定位系统健壮性确定方法、设备和存储介质 |
| CN116047551B (zh) * | 2023-04-03 | 2023-06-13 | 江苏北斗信创科技发展有限公司 | 一种基于无线信号传输的导航模拟测试系统 |
| CN116805886B (zh) * | 2023-08-21 | 2024-01-05 | 中星联华科技（北京）有限公司 | 航天器过境时信号仿真结果的确定方法、装置及电子设备 |
| CN117538915B (zh) * | 2024-01-10 | 2024-03-26 | 吉林省吉能电力通信有限公司 | 一种用于电力的北斗定位终端 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107329152A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-11-07 | 上海卫星工程研究所 | 卫星导航接收机定位误差的测试方法 |
| CN107390233B (zh) * | 2017-07-18 | 2020-04-17 | 武汉大学 | 一种低轨卫星导航增强电离层延迟改正参数方法 |
| CN110187364B (zh) * | 2019-06-14 | 2023-06-09 | 火眼位置数智科技服务有限公司 | 一种低轨导航增强精密改正数据生成、上注系统及方法 |
| CN112817023B (zh) * | 2021-01-06 | 2024-03-26 | 西安空间无线电技术研究所 | 基于星基增强服务的无依托式低轨导航增强系统与方法 |
| CN112882069B (zh) * | 2021-01-12 | 2024-09-24 | 湖南矩阵电子科技有限公司 | 卫星导航终端单流程多指标测试评估方法及系统 |
| CN114660632A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-06-24 | 航天科工空间工程发展有限公司 | 一种导航增强系统的测试方法 |
| CN114814908A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-07-29 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种用于低轨卫星监测gnss的仿真模拟系统 |
| CN114578393B (zh) * | 2022-04-29 | 2022-08-05 | 湖南卫导信息科技有限公司 | 一种快速检测装于载体平台的卫星导航终端性能的装置 |
-
2022
- 2022-09-05 CN CN202211077954.3A patent/CN115144876B/zh active Active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Initial Assessment of the LEO Based Navigation Signal Augmentation System from Luojia-1A Satellite;Lei Wang 等;《sensors》;20181114;全文 * |
| 沈叶锋 等.基于通导一体化的低轨卫星导航增强系统设计.《 第十一届中国卫星导航年会论文集》.2020,全文. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115144876A (zh) | 2022-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115144876B (zh) | 低轨卫星导航增强终端测试评估方法及系统 | |
| US10473791B1 (en) | GBAS integrity performance evaluation method based on pseudorange error distribution model | |
| CN110412629B (zh) | 基于gnss信号模拟节点的定位方法及定位系统 | |
| CN109343089B (zh) | 定位设备的性能测试设备、测试方法及其装置 | |
| JP4644792B2 (ja) | 衛星航法システムにおける電離層遅延量の補正方法及びその装置。 | |
| CN105158780A (zh) | 一种基于多种导航卫星可互换的导航定位方法 | |
| CN112099056B (zh) | 一种用于北斗星基增强服务性能实时预测的方法 | |
| CN107632313A (zh) | 基于相关性的卫星导航信号和sbas电文仿真方法 | |
| CN101140322A (zh) | 用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置及方法 | |
| CN111399015B (zh) | 一种适用于船舶交通管理系统的双模卫星融合定位方法 | |
| CN103278822A (zh) | 基于hla平台的卫星导航定位系统性能评估系统和方法 | |
| CN114814908A (zh) | 一种用于低轨卫星监测gnss的仿真模拟系统 | |
| CN113031018A (zh) | 一种基于无人机的北斗卫星导航系统性能测试装置 | |
| CN110568458B (zh) | 一种基于gnss的电离层vtec闭环测试系统及方法 | |
| CN117388883A (zh) | 一种基于稀疏地基节点的北斗低轨ppp-rtk高精度服务方法 | |
| CN111337955B (zh) | 星载单星测频无源定位接收机试验方法 | |
| CN113740885B (zh) | 基于网络差分定位服务的基站和卫星故障模拟系统 | |
| CN109709539A (zh) | 智能电表终端定位方法及系统 | |
| CN106707308B (zh) | 基于非标称对流层误差的多星座gbas选星方法和装置 | |
| CN114415213B (zh) | 顾及信号间偏差稳定性的多频多模gnss精密定位方法和设备 | |
| CN111323801A (zh) | 卫星定位模块及其定位方法 | |
| CN117335899B (zh) | 一种北斗星基增强服务降效程度评估方法 | |
| JP7471618B1 (ja) | 衛星航法システムにおける測位誤差の原因の比較試験方法 | |
| Plainard et al. | Advancements in DFMC SBAS Techniques for CAT II Autoland | |
| CN115220066B (zh) | 一种伪卫星编号设计方法、装置、设备和可读存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |