CN116819571A - 时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种GNSS时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法及装置，其中方法包括，通过模拟卫星导航定位场景，利用时频传递接收机的码相位相关解算伪距的原理，对时频传递接收机连接天线和天线馈线接收卫星信号工作时的整体时延进行标定；基于不同模拟场景伪距差时延数据差分处理的时延标定算法，对时频传递接收机的发射天线群时延进行标定；通过将整体时延扣除BDS‑3信号模拟器时延、发射天线群时延、发射部分线缆群时延、卫星信号在发射天线与接收天线相位中心间的传播时延，获取时频传递接收机的硬件延迟。本发明通过提出一种对模拟卫星信号相干解调后处理恢复原始基带数字信号的方法，实现了BDS‑3信号模拟器内延迟的精确测量。
Description
技术领域
本发明属于导航领域。
背景技术
目前，对于GNSS(含各种全球导航卫星系统，包括GPS、BDS、Galileo和GLONASS)时频传递接收机硬件延迟(也称内延迟，即接收机主机内延迟和天线延迟之和)的主流测量方法主要分为差分测量和传统绝对测量。
差分测量就是使用参考时频传递接收机(硬件延迟已知)与被测量时频传递接收机进行比对，从而得到被测量接收机的内延迟，即将被测量接收机主机延迟和天线延迟之和进行测量，这种方法具有操作简单易行的特点，具体测量思路如下。
参考时频传递接收机和待测量时频传递接收机两接收机同步到同一个外部时间频率参考，并同时工作、测量及记录数据，记录得到一定时间长度的测量数据后，对两接收机数据做共钟差(CCD)处理，即完成共钟差实验；测量系统搭建如图2，结合测量计算得到的总时差和各相应时差，最终可以求得被测量接收机的内延迟。
对于时频传递接收机的绝对测量，传统的测量法是分步绝对测量：即对接收机主机、天线及天线馈线分别单独进行绝对测量再将测量值相加得到接收机整体时延测量值。
信号模拟器的测量：为了确保模拟器输出的1PPS能够精确地同步于仿真的卫星信号，模拟器本身时延也需要提前测量。信号模拟器的时延是其输出观测信号的伪距码翻转点与1PPS信号上升沿之间的差值。首先，可利用信号后处理的方式，将模拟器输出的卫星信号和1PPS信号通过双通道高速示波器进行采集存储，采集存储的卫星导信号，通过开发一些算法对数据进行后处理，最终解算出卫星信号伪码的初始码相位与1PPS信号上升沿位置对应的时间差值，再去除线缆及接头等引入的时延，即为北斗导航信号模拟器自身的时延值。示意图如图3所示：
时频接收机硬件延迟的绝对测量：对于接收机主机时延的测量我们可以基于时频传递接收机伪距观测方程伪距PR的计算表达式：
PR＝R+c·(Dtrx-Dtsat+biasrx+biassat+TtC+n)+riono+rtropo+rm
通过移项得到下式：
其中，PR为时频接收机的解算伪距，R为BDS-3信号模拟器设定卫星与时频传递设备间的真距，c为真空中的光速，Dtrx:为时频接收机设备钟差，Dtsat为卫星钟差,biasrx为BDS-3时频传递设备硬件延迟,TtC为信号模拟器内延迟,n为其他延迟,riono为电离层延迟误差,rtropo为对流层延迟误差,rm为多径效应误差。
时频传递接收机1PPS输入信号与接收机中观测量的关门信号之间的偏差，该时延值大小取决于10MHz参考频率信号与1PPS输入信号之间的相位关系，即TtP(Time toPhase)延迟。
测量Ttp延迟的设备连接如图4所示，1PPS信号上升沿与其后10MHz信号第一个正向过零点的延迟并换算得到相位就是Ttp延迟。为了测量这一时延，需将接收机的1PPS输出信号与测量关门信号同步，然后用时间间隔计数器测量接收机1PPS-in与1PPS-out之间的时间差值即为接收机的Ttp延迟。
在测得Ttc时延和Ttp时延后再根据接收机测得伪距等观测数据，与模拟器记录的输出的伪距数据进行比对，可计算接收机内部时延得到接收机主机时延测量结果。假设接收机天线和天线馈线延迟已知，最后，将接收机主机时延再加上天线和天线馈线延迟，得到最后的接收机延迟测量值。其原理图如图4所示.
目前关于时频传递接收机硬件延迟测量的相关研究大都是基于美国GPS系统，少部分是针对北斗二号系统的，对于BDS-3系统的相关研究还未见。目前BDS时频传递接收机的硬件延迟的主流测量技术—差分测量、分步绝对测量，存在稳定性、循环性差，所得测量结果不确定性高等问题，且目前尚未有参考价值的BDS-3时频传递接收机可用做差分测量。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法，用于BDS-3信号模拟器内延迟的精确测量。
本发明的第二个目的在于提出一种时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量装置。
本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备。
本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法，其特征在于，以BDS-3信号模拟器发射卫星信号，对所述卫星信号在时频传递接收机整体的传播时延进行整体绝对测量，包括：
通过模拟卫星导航定位场景，利用所述时频传递接收机的码相位相关解算伪距的原理，对所述时频传递接收机连接天线和天线馈线整体接收所述卫星信号工作时的整体时延进行标定；
基于不同模拟场景伪距差时延数据差分处理的时延标定算法对所述时频传递接收机的发射天线群时延进行标定；
通过将所述整体时延扣除所述BDS-3信号模拟器时延、所述发射天线群时延、所述发射部分线缆群时延、所述卫星信号在发射天线与接收天线相位中心间的传播时延，获取所述时频传递接收机的硬件延迟。
另外，根据本发明上述实施例的时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述卫星信号在时频传递接收机整体的传播时延，包括：
时频传递接收机主机、天线、天线馈线延迟。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述利用所述时频传递接收机的码相位相关解算伪距的原理，对所述时频传递接收机连接天线和天线馈线整体接收所述卫星信号的整体时延进行标定，包括：
将一个发射天线PA2和一个接收天线PA1放置在微波暗室或屏蔽暗箱中预设的位置；在所述微波暗室或屏蔽暗箱外利用外部时钟参考源的10MHz信号与BDS-3信号模拟器输出的1PPS信号将BDS-3信号模拟器和时频传递接收机的时间频率保持同步；
在BDS-3信号模拟器中设置预定的场景，并设置时频传递接收机接收采集存储定位数据，获取BDS-3时频传递接收机的伪距观测数据ρ，根据伪距测量原理可得总传播时延τg如下式：
其中，c为光在空气中的传播速度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述BDS-3信号模拟器时延的测量，包括：
利用高速可存储示波器采集存储所述BDS-3信号模拟器输出的卫星信号；
通过卫星信号相干解调后处理算法对采集存储的信号解调后处理，恢复模拟器输出的卫星基带数字信号并找到其初始调制时刻与1PPS上升沿时刻差；
通过所述时刻差对BDS-3信号模拟器时延值进行标定。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述卫星信号在发射天线与接收天线相位中心间的传播时延，包括：
获取发射天线与接收天线相位中心间的几何距离distPA1PA2；
所述卫星信号在发射天线与接收天线相位中心间的传播时延τdistPA1PA2表示如下：
τdistPA1PA2＝distPA1PA2/c。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述发射天线的群时延标定，包括：
将两个相同型号的发射天线PA2放置在微波暗室或屏蔽暗箱中的预设位置构建无线测量场景，在时频传递接收机正常工作定位后，对无线测量场景下时频传递接收机的伪距观测数据进行存储记录；
去除两个相同型号的发射天线PA2后使用转接头将连接天线的线缆直连，在保证不加入额外的线缆且不去除已有的线缆的情况下构建直连测量实验场景，在时频传递接收机正常工作定位后，并对伪距观测数据进行记录存储。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量的装置，其特征在于，以BDS-3信号模拟器发射卫星信号，对所述卫星信号在时频传递接收机整体的传播时延进行整体绝对测量，包括以下模块：
整体时延标定模块，用于通过模拟卫星导航定位场景，利用所述时频传递接收机的码相位相关解算伪距的原理，对所述时频传递接收机连接天线和天线馈线整体接收所述卫星信号工作时的整体时延进行标定；
发射天线群时延标定模块，用于基于不同模拟场景伪距差时延数据差分处理的时延标定算法对所述时频传递接收机的发射天线群时延进行标定；
计算模块，用于通过将所述整体时延扣除所述BDS-3信号模拟器时延、所述发射天线群时延、所述发射部分线缆群时延、所述卫星信号在发射天线与接收天线相位中心间的传播时延，获取所述时频传递接收机的硬件延迟。
进一步地，在本发明的一个实施例中，卫星信号在时频传递接收机整体的传播时延，包括：时频传递接收机主机、天线、天线馈线延迟。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述整体时延标定模块，还用于：
将一个发射天线PA2和一个接收天线PA1放置在微波暗室或屏蔽暗箱中预设的位置；在所述微波暗室或屏蔽暗箱外利用外部时钟参考源的10MHz信号与BDS-3信号模拟器输出的1PPS信号将BDS-3信号模拟器和时频传递接收机的时间频率保持同步；
在BDS-3信号模拟器中设置预定的场景，并设置时频传递接收机接收采集存储定位数据，获取BDS-3时频传递接收机的伪距观测数据ρ，根据伪距测量原理可得总传播时延τg如下式：
其中，c为光在空气中的传播速度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述发射天线群时延标定模块，还用于：
将两个相同型号的发射天线PA2放置在微波暗室或屏蔽暗箱中的预设位置构建无线测量场景，在时频传递接收机正常工作定位后，对无线测量场景下时频传递接收机的伪距观测数据进行存储记录；
去除两个相同型号的发射天线PA2后使用转接头将连接天线的线缆直连，在保证不加入额外的线缆且不去除已有的线缆的情况下构建直连测量实验场景，在时频传递接收机正常工作定位后，对伪距观测数据进行记录存储。
本发明实施例提出的时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法及装置，主要优点是：测量操作步骤简便。由于其不需对各设备分别进行测量，不确定来源更少，可获得更低不确定度且精度更高的测量结果；再利用经过绝对测量的BDS-3时频传递接收机作为参考，又可通过差分测量法对其它BDS-3时频传递接收机的硬件延迟进行测量，大大降低了测量成本、提高了测量效率，改善了测量结果的稳定性和可用性。在BDS-3时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法中提出了一种对模拟卫星信号相干解调后处理恢复原始基带数字信号的方法，实现了BDS-3信号模拟器内延迟的精确测量。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例所提供的一种时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法流程示意图。
图2为本发明实施例所提供的差分测量原理图。
图3为本发明实施例所提供的信号模拟器测量原理图。
图4为本发明实施例所提供的时频传递接收机传统绝对测量原理图。
图5为本发明实施例所提供的BDS-3时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量原理。
图6为本发明实施例所提供的信号传播整体时延测量原理。
图7为本发明实施例所提供的BDS-3信号模拟器内部Ttc延迟。
图8为本发明实施例所提供的BDS-3信号模拟器延迟测量原理图。
图9为本发明实施例所提供的Spline插值法原理图。
图10为本发明实施例所提供的相干解调恢复基带信号原理图。
图11为本发明实施例所提供的发射天线及天线馈线群时延测量原理图。
图12为本发明实施例所提供的一种时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量装置流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法和装置。
图1为本发明实施例所提供的一种时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法的流程示意图。
如图1所示，该时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法，以BDS-3信号模拟器发射卫星信号，对所述卫星信号在时频传递接收机整体的传播时延进行整体绝对测量，包括以下步骤：
S101：通过模拟卫星导航定位场景，利用所述时频传递接收机的码相位相关解算伪距的原理，对所述时频传递接收机连接天线和天线馈线整体接收所述卫星信号工作时的整体时延进行标定；
S102：基于不同模拟场景伪距差时延数据差分处理的时延标定算法对所述时频传递接收机的发射天线群时延进行标定；
S103：通过将所述整体时延扣除所述BDS-3信号模拟器时延、所述发射天线群时延、所述发射部分线缆群时延、所述卫星信号在发射天线与接收天线相位中心间的传播时延，获取所述时频传递接收机的硬件延迟。
由原理图5可知,在测得GNSS卫星信号从模拟器发射到被时频传递接收机接收的总时延τg后，需对卫星信号发射时延进行测量，包括：发射天线群时延τant，BDS-3信号模拟器时延τsim、发射部分线缆群时延τcab、信号在发射天线与接收天线相位中心间-distPA1PA2的传播时延τdistPA1PA2、时频传递接收机接收参考延迟τref(根据接收机特性，如需要)。最终，由卫星信号传播过程(从发射到接收)的总体时延扣除发射部分时延，即可得到时频传递接收机整体接收时延τrx(包括时频传递接收机主机、天线、天线馈线延迟),其测量表达式如下：
τrx＝τg-(τant+τsim+τcab+τdistPA1PA2)+τref，
对于上式中各部分时延的测量，可按照信号传播整体时延测量和信号发射部分时延测量两个部分进行。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述卫星信号在时频传递接收机整体的传播时延，包括：
时频传递接收机主机、天线、天线馈线延迟。
如图6所示，将一个发射天线PA2和一个接收天线PA1放置在微波暗室或屏蔽暗箱中的合适位置，随后在微波暗室或屏蔽暗箱外利用外部时钟参考源的10MHz信号与BDS-3信号模拟器输出的1PPS信号将BDS-3信号模拟器和时频传递接收机的时间频率保持同步；在BDS-3信号模拟器中根据实验需要进行相应场景设置，并设置时频传递接收机接收采集存储定位数据。由于时频传递接收机内部延迟取决于输入的射频信号功率，故该射频信号功率在测量的不同步骤中应该保持不变。
解算BDS-3时频传递接收机的伪距观测数据ρ，根据伪距测量原理可得τg如下式
其中，c为光在空气中的传播速度。
这个时延τg即为BDS-3卫星信号从模拟器产生经过其天线和天线馈线以及暗室空气传播到被时频传递接收机接收的总传播时延。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述利用所述时频传递接收机的码相位相关解算伪距的原理，对所述时频传递接收机连接天线和天线馈线整体接收所述卫星信号的整体时延进行标定，包括：
将一个发射天线PA2和一个接收天线PA1放置在微波暗室或屏蔽暗箱中的合适位置；
在所述微波暗室或屏蔽暗箱外利用外部时钟参考源的10MHz信号与BDS-3信号模拟器输出的1PPS信号将BDS-3信号模拟器和时频传递接收机的时间频率保持同步；
在BDS-3信号模拟器中设置预定的场景，并设置时频传递接收机接收采集存储定位数据，获取BDS-3时频传递接收机的伪距观测数据ρ，根据伪距测量原理可得总传播时延τg如下式：
其中，c为光在空气中的传播速度。
模拟卫星导航定位系统信号发射部分时延包括了BDS-3信号模拟器内延迟、与模拟器相连的发射天线及天线馈线群时延。
在BDS-3时频传递接收机硬件延迟绝对测量中的信号源—BDS-3信号模拟器，其内部时延的精确测量是BDS-3时频传递接收机硬件延迟测量的关键。
对于BDS-3系统，伪随机码起始相位对应着卫星信号的发射时刻。在BDS-3信号模拟器仿真卫星系统场景时，若在理想仿真模拟场景下(关闭各项误差源，设置输出零伪距，且假设模拟器通道群时延为零)输出卫星信号时，模拟器的1PPS信号上升沿和卫星信号中伪码序列的起始位置应严格对齐。但在仿真输出的实际模拟信号中，如图7，这两者之前往往不能严格对齐有一个相位差—即为BDS-3模拟器的内延迟。
因此，可将BDS-3信号模拟器内延迟定义为：BDS-3信号模拟器输出伪码的起始相位对应点与其内部1PPS信号上升沿之间的时间偏移量。因此，BDS-3信号模拟器的测量可以分为以下三个步骤：
1)BDS-3信号模拟器输出卫星信号与1PPS信号的采集存储；
2)BDS-3信号模拟器1PPS信号上升沿时刻的标定；
3)BDS-3信号模拟器输出伪码相位起始点时刻的标定。
BDS-3信号模拟器输出卫星信号与1PPS信号的采集存储系统的组成如图8所示。高速示波器与BDS-3信号模拟器与外部时钟频率源保持同步，同时利用高速可存储示波器的采集存储功能对BDS-3信号模拟器输出卫星信号和1PPS信号按照一定采样频率采集存储并通过串口上传至主控计算机。
BDS-3信号模拟器1PPS信号上升沿时刻的标定中,由于实际的1PPS信号往往是非理想脉冲信号，其上升沿往往有一个斜率。在对1PPS信号上升沿时刻标定时，通常取上升沿幅值的50％处作为触发电平。但由于1PPS信号上升时间很短，且易受到示波器采样率的限制导致上升沿采样点较少，导致脉冲触发时刻无法准确标定。
为了降低示波器采样率带来的影响，尽可能的复现原始BDS-3信号模拟器1PPS输出信号波形。示波器的采样率应不低于1GSa/s，且应考虑使用插值法对1PPS上升沿数据进行插值处理，以提高时刻的标定精度。
考虑到常用插值法的特点，本研究选用三次样条插值法(cubic splineinterpolation,Spline)对1PPS信号上升沿进行插值处理，如图9所示。
对于BDS-3信号模拟器时延值的标定,通常有两种方法：相关峰检测法和相位翻转点法。相关峰检测法主要使用高速存储示波器对BDS-3信号模拟器所模拟射频信号进行相关接收采集，并根据前述卫星导航信号极强的自相关特性与极弱的互相关特性对其进行相关峰检测，通过测量相关峰的峰值时刻相对于1PPS信号上升沿的时差值对模拟器时延进行标定。这种测量方法会因为BDS-3信号模拟器的非线性传输特性所导致的采集信号失真且信号相关峰因此发生偏移而无法准确测量模拟器时延；相位翻转点法主要利用了前述GNSS信号调制中所提及的BPSK调制信号的时域特性：对于BPSK所调制的GNSS卫星信号在伪码调制时刻有着明显的初始相位翻转点的特征，通过测量该相位翻转点相对于1PPS信号上升沿的时差值即可对模拟器通道群时延值进行标定。传统的相位翻转点法直接利用示波器对特征点直接读数法，这种方法因为人工读数带来了很大的不确定度及误差。
综合以上因素，本文提出一种利用高速可存储示波器采集存储BDS-3信号模拟器输出卫星信号，通过matlab开发的卫星信号相干解调后处理算法对采集存储的信号解调后处理，从而恢复模拟器输出的卫星基带数字信号并找到其初始调制时刻(即码相位跳变时刻)与1PPS上升沿时刻差。最终，实现对BDS-3信号模拟器内延迟的测量。
相干解调后处理算法恢复数字基带信号的过程如图10。
首先，对高速示波器采集到的卫星导航信号与相干载波通过I、Q支路分别进行数字下变频(Digital Down Converter,DDC)处理，在下变频后可利用低通滤波器分别对两支路信号进行滤波处理。此时，经过低通滤波器滤波后的信号中只含有基带数字信号，且为原始基带信号的二分之一。这时，还需对I、Q两支路的基带数字信号进行合路判决以恢复原始幅值的基带数字信号。由于恢复的数字信号会存在毛刺，还需对其进行定时采样处理，最终恢复得到原始数字基带信号。
发射天线及天线馈线群时延的测量方法主要基于两个不同模拟场景(有线和无线)下接收机的伪距差时延数据差分处理。测量原理如图11。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述发射天线的群时延标定，包括：
将两个相同型号的发射天线PA2放置在微波暗室或屏蔽暗箱中的预设位置构建无线测量场景，在时频传递接收机正常工作定位后，对无线测量场景下时频传递接收机的伪距观测数据进行存储记录；
去除两个相同型号的发射天线PA2后使用转接头将连接天线的线缆直连，在保证不加入额外的线缆且不去除已有的线缆的情况下构建直连测量实验场景，在时频传递接收机正常工作定位后，并对伪距观测数据进行记录存储。
具体地，首先，将两个型号相同发射天线PA2放置在微波暗室或屏蔽暗箱中的预设位置构建无线测量场景，在BDS-3信号模拟器中设置与信号传播时延相同的模拟场景，在时频传递接收机正常工作定位后，对此测量场景下时频传递接收机的伪距观测数据进行存储记录。其次，将无线测量场景中去除两个发射天线PA2后使用转接头将线缆Cab_re与线缆Cab_launch直连(保证不加入额外的线缆且不去除已有的线缆)构建直连测量场景，如上图11(右侧)。在时频传递接收机正常工作定位后，并对伪距观测数据进行记录存储。
对于两天线相位中心间的几何距离，它包括了两天线外包络线间的几何距离和各自外包络线与相位中心之间的距离。两天线外包络线几何距离可以使用激光测距仪等测距仪器进行测量，对于一个给定的信号的有源天线，可以在国际GNSS服务(InternationalGNSSService，IGS)文件igs14中的atx文件中来确定天线各自外包络线与相位中心之间的距离。在测得两天线相位中心之间的几何距离distPA1PA2后，利用下式对其时延值进行测量：
τdistPA1PA2＝distPA1PA2/c，
其中，c为光在空气中的传播速度。
最后，对两个不同场景下时频传递接收机记录的观测数据进行差分处理，处理结果扣除发射天线与接收天线两天线的相位中心几何距离传播时延后，即可得到发射天线的发射时延测量值。利用各部分时延测量值结合可对BDS-3时频传递接收机硬件延迟进行测量。其中，c为光在空气中的传播速度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述BDS-3信号模拟器时延的测量，包括：
利用高速可存储示波器采集存储所述BDS-3信号模拟器输出的卫星信号；
通过卫星信号相干解调后处理算法对采集存储的信号解调后处理，恢复模拟器输出的卫星基带数字信号并找到其初始调制时刻与1PPS上升沿时刻差；
通过所述时刻差对BDS-3信号模拟器时延值进行标定。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述卫星信号在发射天线与接收天线相位中心间的传播时延，包括：
获取发射天线与接收天线相位中心间的几何距离distPA1PA2；
所述卫星信号在发射天线与接收天线相位中心间的传播时延τdistPA1PA2表示如下：
τdistPA1PA2＝distPA1PA2/c，
其中，c为光在空气中的传播速度。
本发明实施例提出的时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法，相比于时频传递接收机传统的分步绝对测量，只需要整体进行一次测量，测量操作步骤简便。由于其不需对各设备分别进行测量，不确定来源更少，可获得更低不确定度且精度更高的测量结果；再利用经过绝对测量的BDS-3时频传递接收机作为参考，又可通过差分测量法对其它BDS-3时频传递接收机的硬件延迟进行测量，大大降低了测量成本、提高了测量效率，改善了测量结果的稳定性和可用性。在BDS-3时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法中提出了一种对模拟卫星信号相干解调后处理恢复原始基带数字信号的方法，实现了BDS-3信号模拟器内延迟的精确测量。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量装置。
图12为本发明实施例提供的一种时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量装置的结构示意图。
如图12所示，该时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量装置包括：整体时延标定模块模块100，发射天线群时延标定模块200，计算模块300，其中，
整体时延标定模块，用于通过模拟卫星导航定位场景，利用所述时频传递接收机的码相位相关解算伪距的原理，对所述时频传递接收机连接天线和天线馈线整体接收所述卫星信号工作时的整体时延进行标定；
发射天线群时延标定模块，用于基于不同模拟场景伪距差时延数据差分处理的时延标定算法对所述时频传递接收机的发射天线群时延进行标定；
计算模块，用于通过将所述整体时延扣除所述BDS-3信号模拟器时延、所述发射天线群时延、所述发射部分线缆群时延、所述卫星信号在发射天线与接收天线相位中心间的传播时延，获取所述时频传递接收机的硬件延迟。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述卫星信号在时频传递接收机整体的传播时延，包括：时频传递接收机主机、天线、天线馈线延迟。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述整体时延标定模块，还用于：
将一个发射天线PA2和一个接收天线PA1放置在微波暗室或屏蔽暗箱中预设的位置；在所述微波暗室或屏蔽暗箱外利用外部时钟参考源的10MHz信号与BDS-3信号模拟器输出的1PPS信号将BDS-3信号模拟器和时频传递接收机的时间频率保持同步；
在BDS-3信号模拟器中设置预定的场景，并设置时频传递接收机接收采集存储定位数据，获取BDS-3时频传递接收机的伪距观测数据ρ，根据伪距测量原理可得总传播时延τg如下式：
其中，c为光在空气中的传播速度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述发射天线群时延标定模块，还用于：
将两个相同型号的发射天线PA2放置在微波暗室或屏蔽暗箱中的预设位置构建无线测量场景，在时频传递接收机正常工作定位后，对无线测量场景下时频传递接收机的伪距观测数据进行存储记录；
去除两个相同型号的发射天线PA2后使用转接头将连接天线的线缆直连，在保证不加入额外的线缆且不去除已有的线缆的情况下构建直连测量实验场景，在时频传递接收机正常工作定位后，对伪距观测数据进行记录存储。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法，其特征在于，以BDS-3信号模拟器发射卫星信号，对所述卫星信号在时频传递接收机整体的传播时延进行整体绝对测量，包括：
通过模拟卫星导航定位场景，利用所述时频传递接收机的码相位相关解算伪距的原理，对所述时频传递接收机连接天线和天线馈线整体接收所述卫星信号工作时的整体时延进行标定；
基于不同模拟场景伪距差时延数据差分处理的时延标定算法对所述时频传递接收机的发射天线群时延进行标定；
通过将所述整体时延扣除所述BDS-3信号模拟器时延、所述发射天线群时延、所述发射部分线缆群时延、所述卫星信号在发射天线与接收天线相位中心间的传播时延，获取所述时频传递接收机的硬件延迟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卫星信号在时频传递接收机整体的传播时延，包括：
时频传递接收机主机、天线、天线馈线延迟。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述时频传递接收机的码相位相关解算伪距的原理，对所述时频传递接收机连接天线和天线馈线整体接收所述卫星信号的整体时延进行标定，包括：
将一个发射天线PA2和一个接收天线PA1放置在微波暗室或屏蔽暗箱中预设的位置；在所述微波暗室或屏蔽暗箱外利用外部时钟参考源的10MHz信号与BDS-3信号模拟器输出的1PPS信号将BDS-3信号模拟器和时频传递接收机的时间频率保持同步；
在BDS-3信号模拟器中设置预定的场景，并设置时频传递接收机接收采集存储定位数据，获取BDS-3时频传递接收机的伪距观测数据ρ，根据伪距测量原理可得总传播时延τg如下式：
其中，c为光在空气中的传播速度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述BDS-3信号模拟器时延的测量，包括：
利用高速可存储示波器采集存储所述BDS-3信号模拟器输出的卫星信号；
通过卫星信号相干解调后处理算法对采集存储的信号解调后处理，恢复模拟器输出的卫星基带数字信号并找到其初始调制时刻与1PPS上升沿时刻差；
通过所述时刻差对BDS-3信号模拟器时延值进行标定。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射天线的群时延标定，包括：
将两个相同型号的发射天线PA2放置在微波暗室或屏蔽暗箱中的预设位置构建无线测量场景，在时频传递接收机正常工作定位后，对无线测量场景下时频传递接收机的伪距观测数据进行存储记录；
去除两个相同型号的发射天线PA2后使用转接头将连接天线的线缆直连，在保证不加入额外的线缆且不去除已有的线缆的情况下构建直连测量实验场景，在时频传递接收机正常工作定位后，并对伪距观测数据进行记录存储。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卫星信号在发射天线与接收天线相位中心间的传播时延，包括：
获取发射天线与接收天线相位中心间的几何距离distPA1PA2；
所述卫星信号在发射天线与接收天线相位中心间的传播时延τdistPA1PA2表示如下：
其中，c为光在空气中的传播速度。
7.一种时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量装置，其特征在于，以BDS-3信号模拟器发射卫星信号，对所述卫星信号在时频传递接收机整体的传播时延进行整体绝对测量，包括：
整体时延标定模块，用于通过模拟卫星导航定位场景，利用所述时频传递接收机的码相位相关解算伪距的原理，对所述时频传递接收机连接天线和天线馈线整体接收所述卫星信号的整体时延进行标定；
发射天线群时延标定模块，用于基于不同模拟场景伪距差时延数据差分处理的时延标定算法对所述时频传递接收机的发射天线群时延进行标定；
计算模块，用于通过将所述整体时延扣除所述BDS-3信号模拟器时延、所述发射天线群时延、所述发射部分线缆群时延、所述卫星信号在发射天线与接收天线相位中心间的传播时延，获取所述时频传递接收机的硬件延迟。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述卫星信号在时频传递接收机整体的传播时延，包括：时频传递接收机主机、天线、天线馈线延迟。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述整体时延标定模块，还用于：
将一个发射天线PA2和一个接收天线PA1放置在微波暗室或屏蔽暗箱中预设的位置；在所述微波暗室或屏蔽暗箱外利用外部时钟参考源的10MHz信号与BDS-3信号模拟器输出的1PPS信号将BDS-3信号模拟器和时频传递接收机的时间频率保持同步；
在BDS-3信号模拟器中设置预定的场景，并设置时频传递接收机接收采集存储定位数据，获取BDS-3时频传递接收机的伪距观测数据ρ，根据伪距测量原理可得总传播时延τg如下式：
其中，c为光在空气中的传播速度。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述发射天线群时延标定模块，还用于：
将两个相同型号的发射天线PA2放置在微波暗室或屏蔽暗箱中的预设位置构建无线测量场景，在时频传递接收机正常工作定位后，对无线测量场景下时频传递接收机的伪距观测数据进行存储记录；
去除两个相同型号的发射天线PA2后使用转接头将连接天线的线缆直连，在保证不加入额外的线缆且不去除已有的线缆的情况下构建直连测量实验场景，在时频传递接收机正常工作定位后，对伪距观测数据进行记录存储。
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