CN117554998B - 一种低成本转发式军码定位精度测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种低成本转发式军码定位精度测试系统及方法，所述系统包括布设在无遮挡室外对天接收区域的多接收天线单元接收阵列、布设在设定室内环境中的提纯式转发及军码定位精度测试设备、布设在被测卫星导航接收机上方空域的发射天线。本申请的多接收天线单元接收阵列解决了现有装置体积大不便于安装和移动，且价格昂贵无法大面积推广等问题，同时，本申请可以根据测试需求实时调整对应接收天线单元的指向，确保每个接收天线单元仅指向对应的转发卫星信号来向，避免接收天线单元同时接收多个转发卫星信号，便于对每颗转发信号加入不同时延，从而适应不同的测试场景。另一方面，本申请修正了时延误差带来的位置定位误差，提高了测试精度。

Description

一种低成本转发式军码定位精度测试系统及方法

技术领域

本申请涉及导航定位测试技术领域，特别地，涉及一种低成本转发式军码定位精度测试系统及方法。

背景技术

GNSS全球导航卫星系统，是一种能提供全球范围内PVT导航解算（三维位置、速度、时间）的卫星导航系统，在各个领域得到广泛应用。尤其随着北斗三号全球组网完成，北斗系统在军工领域全面普及，北斗导航装备在各武器平台完成了装备改造升级或技术定型。在卫星导航系统中，包括民码和军码，其中军码是加密码，其码周期长、码速率高，相对于民码有很强的抗干扰性能和抗欺骗性能，同时其还具有更高的定位精度，武器平台装备的卫星导航接收机采用多阵元天线接收军码信号提高抗干扰性能。

由于军码信号码周期长、码速率高，卫星导航接收机不能直接捕获，必须先知道当前信号的时间后，才能根据正确的时间信息去捕获到军码信号。因此，对于安装在整弹、飞机上的卫星导航接收机在交付使用前一般需要接收真实对天军码信号，完成加注时间位置，并测试其定位性能。由于真实导航卫星信号落地信号功率弱，对于存放在洞库、机棚里的整弹、飞机等武器装备配套的卫星导航接收机无法接收对天真实导航信号，只能采用将真实对天信号转入室内播发的测试方法。

转发信号的定位精度直接影响卫星导航接收机定位测试结果的准确性，转发信号的定位精度受转发设备位置误差和转发信号时延误差的影响，现有的转发信号测试方法包括两种：

1）方法一：采用单个宽波束接收天线直接对天接收采集引入室内无线辐射输出，但是宽波束接收天线增益低；直接转发信号需要经过转发空间衰减到达接收机天线，为了使接收端载噪比有效，需要提高转发信号功率保证到达卫星导航接收机的转发信号幅度大于接收信号的噪底功率；然而由于目前卫星导航接收机采用的多阵元天线抗干扰处理普遍是基于功率对消的盲抗干扰处理方法，所以转发信号功率过大时，接收机会将转发信号当作干扰抑制掉，致使其无法接收到转发信号；此外，使用此方法无法分别对各个导航卫星信号加入不同时延，构建的测试场景及动态调整范围有限，且生成的转发信号定位位置精度不高，无法满足高精度军码导航定位精度测试要求；

2）方法二：采用窄波束定向天线阵或相控阵,利用多个窄波束天线或数字上的多个窄波束分别跟踪一颗卫星,实现对真实卫星导航信号的高增益采集及相关处理后，生成不同位置或者动态的转发信号。相控阵体积庞大、功耗高、价格昂贵。再者对于这种体积大的相控制阵，安装难度大，例如：需上楼安装时，体积庞大的相控阵无法通过电梯或楼梯走道直接运输到楼顶，只能通过吊装的方式进行安装，此方式运输不方便且风险较大。而且这种方法有个缺点,会引入额外的定位误差：无论是窄波束天线,还是数字相控阵合成的多波束,波束宽度和旁瓣抑制性能总是有限,一般小尺寸定向天线波束的波束角度在20°～30°,天线阵元多的相控阵数字波束能做到10度就很不错了。天线主波束朝向某颗卫星i，总会有其它卫星j也落在波束宽度内,或者虽不处于3dB主波束宽度内,但是由于旁瓣抑制性能有限而仍有一定增益,由于在生成其它位置或者动态的转发信号时,是通过对不同卫星转发信号加不同延迟来实现的,此时其它卫星j会和卫星i加了同样的延迟，卫星i和j都会被接收机接收并参与定位解算,解算出来的位置会与设定的位置存在误差, 误差如果超过接收机定位精度，就无法准确评估军码定位精度。

发明内容

针对上述技术问题，本申请一方面提供了一种低成本转发式军码定位精度测试系统，以解决现有技术存在测试结果误差大、测试场景有限、体积大、价格昂贵、不便于大面积推广的技术问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种低成本转发式军码定位精度测试系统，包括：

多接收天线单元接收阵列，布设在空旷无遮挡的室外对天接收区域，包括N个接收天线单元，每个接收天线单元均设置有天线指向调节装置，各天线指向调节装置根据接收天线单元指向调整参数实时调整对应接收天线单元的指向接收相应空域中N个转发卫星的真实卫星导航信号；

提纯式转发及军码定位精度测试设备，布设在设定室内环境中，用于根据测试需要实时输出所述天线单元指向调整参数、以及根据接收的各真实卫星导航信号和预设的转发卫星信号时延控制参数生成对应转发卫星的真实导航卫星转发信号，并根据各所述真实导航卫星转发信号中所含的真实民码转发卫星导航信号PVT解算所得的对应转发卫星的真实时延得到相应的修正时延生成修正后的真实导航卫星转发信号；

发射天线，布设在被测卫星导航接收机所在的装备的上方空域，用于将修正后的真实导航卫星转发信号辐射输出给被测卫星导航接收机。

进一步地，提纯式北斗转发系统及军码定位精度测试设备还用于：

接收被测卫星导航接收机上报的测试结果，比较定位测试结果和预设轨迹之间的误差完成定位精度测试评估。

进一步地，接收天线单元的数量N为6~8，既可保证生成的转发信号的DOP值满足转发导航信号定位精度要求，还能保证设备体积小型化要求。

进一步地，所述天线指向调节装置采用舵机、伺服电机或步进电机。

进一步地，所述提纯式转发及军码定位精度测试设备包括：

ADC采集模块，用于分别对N个接收天线单元接收到的N路接收真实卫星导航信号进行采集并输出对应的数字信号给转发定位误差修正及时延处理模块；

转发定位误差修正及时延处理模块，用于根据预设的转发卫星信号时延控制参数以及民码导航PVT定位解算模块输出的对应转发卫星的真实时延得到相应的修正时延，根据相应的修正时延进行转发定位误差修正生成修正后的转发数字信号；

民码导航PVT定位解算模块，用于对真实导航卫星转发信号中所含的真实民码转发卫星导航信号进行PVT解算所得的对应转发卫星的真实时延；

转发信号拟合生成模块，用于根据转发定位误差修正及时延处理模块输出的修正后的转发数字信号生成修正后的真实导航卫星转发信号；

一分二功分模块，用于将真实导航卫星转发信号功分成两路，其中一路输出给民码导航PVT定位解算模块，解算输出真实时延给转发定位误差修正及时延处理模块；另外一路经发射天线辐射输出给被测卫星导航接收机，完成转发信号接收处理；

测试评估模块，用于根据测试场景要求，包括所生成真实导航卫星转发信号对应的轨迹和发射功率，仿真计算生成接收天线单元指向调整参数和预设的转发卫星信号时延控制参数，分别下发给各天线指向调节装置和转发信号拟合生成模块。

进一步地，所述测试评估模块还用于：

接收被测卫星导航接收机上报的测试结果，比较定位测试结果和预设轨迹之间的误差完成定位精度测试评估。

进一步地，所述测试评估模块仿真计算生成接收天线单元指向调整参数具体包括：

根据转发系统安装位置及测试场景所需的轨迹，结合接收转发导航信号DOP值要求，确定待转发的卫星信号；

以转发系统安装位置建立统一坐标系，包括各天线指向调节装置的指向和转发卫星来向；

依据各个天线指向调节装置初始位置和各个待转发的卫星信号指向的最小夹角原则划定各个天线指向调节装置负责区域；

当某个区域A存在两颗转发卫星信号时，先依据最小夹角原则确定A区域的已有天线指向调节装置指向其中一颗转发卫星，然后判断不存在转发卫星信号B区域对应的天线指向调节装置是否和A区域相邻，若相邻，则直接控制B区域的天线指向调节装置指向A区域的剩下的一颗转发卫星，若不相邻，则依次调整相邻的区域天线指向调节装置指向，确保各个天线指向调节装置不干涉；

最后根据不同天线指向调节装置当前指向和负责区域转发卫星的来向生成对应的接收天线单元指向调整参数，调整天线指向调节装置指向，保证每个天线指向调节装置搭载的接收天线单元指向对应的转发卫星信号来向。

进一步地，所述测试评估模块比较定位测试结果和预设轨迹之间的误差具体包括：

接收被测卫星导航接收机输出的定位测试结果并存储；

比较定位测试结果和预设轨迹之间的误差，其中，假定某一时刻测试定位结果为，对应预设轨迹位置为x _i ，整个测试轨迹取M个点，则对应定位误差Δx为：

。

进一步地，所述转发定位误差修正及时延处理模块根据预设的转发卫星信号时延控制参数以及民码导航PVT定位解算模块输出的对应转发卫星的真实时延得到修正时延具体包括:

获取转发的第i颗导航卫星坐标、转发设备位置R、转发预设定位位置A、转发实际定位位置B，其中，所述转发实际定位位置B利用每颗导航卫星均同时播发军码导航信号和民码导航信号的特性，通过民码导航PVT定位解算模块对生成的真实导航卫星转发信号中的真实民码转发卫星导航信号进行导航PVT解算得到，转发的第i颗导航卫星坐标由星历文件得到；

计算第i颗卫星导航信号到达转发设备位置R的距离、第i颗卫星导航信号到达转发预设定位位置A的距离、第i颗卫星导航信号到达转发实际定位位置B的距离；

根据第i颗卫星导航信号到达转发设备位置R的距离、到达转发预设定位位置A的距离、到达转发实际定位位置B的距离和光速得到对应转发的第i颗卫星的真实时延得到修正时延。

本申请另一方面还提供了一种低成本转发式军码定位精度测试方法，包括步骤：

S1、根据用户测试场地使用布局情况，将多接收天线单元接收阵列布设在无遮挡的室外环境，其中多接收天线单元接收阵列的指北标识和测试场地的北向一致；将提纯式转发及军码定位精度测试设备和发射天线布设在室内环境，其中发射天线布设在被测卫星导航接收机所在的装备的上方空域；

S2、提纯式转发及军码定位精度测试设备接收外部输入的星历文件，根据最优DOP值对应的可见星来向计算多接收天线单元接收阵列中各个接收天线单元的接收天线单元指向调整参数下发给各天线指向调节装置；各天线指向调节装置根据接收天线单元指向调整参数实时调整安装在各天线指向调节装置上的接收天线单元的指向；

S3、各个接收天线单元接收对应指向的真实卫星导航信号输出给提纯式转发及军码定位精度测试设备；

S4、提纯式转发及军码定位精度测试设备对输入的真实卫星导航信号进行采集，根据所采集到的真实卫星导航信号和预设的转发卫星信号时延控制参数生成真实导航卫星转发信号，其中，所述真实导航卫星转发信号相对于真实军码卫星导航信号具有设定的转发位置对应信号位置偏移量、信号时间偏移量，且功率大于所述真实军码卫星导航信号功率；

S5、提纯式转发及军码定位精度测试设备对生成的真实导航卫星转发信号中的真实民码转发卫星导航信号进行PVT解算，求得对应转发卫星的真实时延得到修正时延后，通过修正处理生成修正后的真实导航卫星转发信号，并经发射天线向被测卫星导航接收机进行播发；

S6、控制被测卫星导航接收机开启军码信号捕获功能，接收修正后的真实导航卫星转发信号，所述真实导航卫星转发信号包含真实军码卫星导航转发信号、真实民码转发卫星导航信号；

S7、根据所述被测卫星导航接收机的军码信号捕获和PVT解算情况，完成室内模拟外场真实复杂环境、真实军码信号条件下卫星导航接收机定位精度功能的测试。

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请公开了一种低成本转发式军码定位精度测试系统及方法，所述系统包括布设在空旷无遮挡的室外对天接收区域的多接收天线单元接收阵列、布设在设定室内环境中的提纯式转发及军码定位精度测试设备、布设在被测卫星导航接收机所在的装备的上方空域的发射天线，所述多接收天线单元接收阵列包括N个接收天线单元，每个接收天线单元均设置有天线指向调节装置，各天线指向调节装置根据接收天线单元指向调整参数实时调整对应接收天线单元的指向接收相应空域中N个转发卫星的真实卫星导航信号；所述提纯式转发及军码定位精度测试设备用于根据测试需要实时输出所述天线单元指向调整参数、以及根据接收的各真实卫星导航信号和预设的转发卫星信号时延控制参数生成对应转发卫星的真实导航卫星转发信号，并根据各所述真实导航卫星转发信号中所含的真实民码转发卫星导航信号PVT解算所得的对应转发卫星的真实时延得到相应的修正时延生成修正后的真实导航卫星转发信号；发射天线用于将修正后的真实导航卫星转发信号辐射输出给被测卫星导航接收机。

本申请一方面采用多接收天线单元接收阵列，解决了现有装置体积大不便于安装和移动，且价格昂贵无法大面积推广等问题，同时，本申请可以根据测试需求实时调整对应接收天线单元的指向，确保每个接收天线单元仅指向对应的转发卫星信号来向，避免接收天线单元同时接收多个转发卫星信号，从而实现对每颗转发信号加入不同时延，从而便于构建较为全面的测试场景。另一方面，本申请通过对真实导航卫星转发信号中所含的真实民码转发卫星导航信号PVT解算所得的对应转发卫星的真实时延得到相应的修正时延生成修正后的真实导航卫星转发信号，解决了现有卫星导航接收机军码定位精度测试装置由于转发信号存在时延误差带来的位置定位误差问题，提高了测试精度。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本申请作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请优选实施例提供的一种低成本转发式军码定位精度测试系统示意图；

图2为本申请另一优选实施例提供的一种低成本转发式军码定位精度测试系统示意图；

图3为本申请另一优选实施例提供的一种低成本转发式军码定位精度测试系统实施示意图；

图4为本申请真实卫星导航转发信号产生的定位误差修正原理图；

图5为本申请优选实施例的舵机控制参数计算原理图。图6为本申请另一优选实施例的舵机控制参数计算原理图；

图7为本申请优选实施例的多接收天线单元接收阵列的立体示意图；

图8为本申请优选实施例的多接收天线单元接收阵列的仰视示意图；

图9为本申请优选实施例的多接收天线单元接收阵列的侧视示意图；

图10为本申请优选实施例的低成本转发式军码定位精度测试方法流程示意图。

图中：1、接收天线单元；2、舵机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参照图1，本申请的优选实施例提供了一种低成本转发式军码定位精度测试系统，包括：

多接收天线单元接收阵列，布设在空旷无遮挡的室外对天接收区域，包括N个接收天线单元，每个接收天线单元均设置有天线指向调节装置，各天线指向调节装置根据接收天线单元指向调整参数实时调整对应接收天线单元的指向接收相应空域中N个转发卫星的真实卫星导航信号；

提纯式转发及军码定位精度测试设备，布设在设定室内环境中，用于根据测试需要实时输出所述天线单元指向调整参数、以及根据接收的各真实卫星导航信号和预设的转发卫星信号时延控制参数生成对应转发卫星的真实导航卫星转发信号，并根据各所述真实导航卫星转发信号中所含的真实民码转发卫星导航信号PVT解算所得的对应转发卫星的真实时延得到相应的修正时延生成修正后的真实导航卫星转发信号；

发射天线，布设在被测卫星导航接收机所在的装备的上方空域，用于将修正后的真实导航卫星转发信号辐射输出给被测卫星导航接收机。

本实施例一方面采用多接收天线单元接收阵列，解决了现有装置体积大不便于安装和移动，且价格昂贵无法大面积推广等问题，同时，本实施例可以根据测试需求实时调整对应接收天线单元的指向，确保每个接收天线单元仅指向对应的转发卫星信号来向，避免接收天线单元同时接收多个转发卫星信号，从而实现对每颗转发信号加入不同时延，从而便于构建较为全面的测试场景。另一方面，本实施例通过对真实导航卫星转发信号中所含的真实民码转发卫星导航信号PVT解算所得的对应转发卫星的真实时延得到相应的修正时延生成修正后的真实导航卫星转发信号，解决了现有卫星导航接收机军码定位精度测试装置由于转发信号存在时延误差带来的位置定位误差问题，提高了测试精度。

如图2所示，在本申请的另一优选实施例中，提纯式北斗转发系统及军码定位精度测试设备还用于：

接收被测卫星导航接收机上报的测试结果，比较定位测试结果和预设轨迹之间的误差完成定位精度测试评估。

如图3所示，在本申请的另一优选实施例中，所述提纯式转发及军码定位精度测试设备包括：

ADC采集模块，用于分别对N个接收天线单元接收到的N路接收真实卫星导航信号进行采集并输出对应的数字信号给转发定位误差修正及时延处理模块；

转发定位误差修正及时延处理模块，用于根据预设的转发卫星信号时延控制参数以及民码导航PVT定位解算模块输出的对应转发卫星的真实时延得到相应的修正时延，根据相应的修正时延进行转发定位误差修正生成修正后的转发数字信号；

民码导航PVT定位解算模块，用于对真实导航卫星转发信号中所含的真实民码转发卫星导航信号进行PVT解算所得的对应转发卫星的真实时延；

转发信号拟合生成模块，用于根据转发定位误差修正及时延处理模块输出的修正后的转发数字信号生成修正后的真实导航卫星转发信号；

一分二功分模块，用于将真实导航卫星转发信号功分成两路，其中一路输出给民码导航PVT定位解算模块，解算输出真实时延给转发定位误差修正及时延处理模块；另外一路经发射天线辐射输出给被测卫星导航接收机，完成转发信号接收处理；

测试评估模块，用于根据测试场景要求，包括所生成真实导航卫星转发信号对应的轨迹和发射功率，仿真计算生成接收天线单元指向调整参数和预设的转发卫星信号时延控制参数，分别下发给各天线指向调节装置和转发信号拟合生成模块。

在本申请的另一优选实施例中，所述测试评估模块还用于：

接收被测卫星导航接收机上报的测试结果，比较定位测试结果和预设轨迹之间的误差完成定位精度测试评估。

在本申请的另一优选实施例中，所述测试评估模块仿真计算生成接收天线单元指向调整参数具体包括：

根据转发系统安装位置及测试场景所需的轨迹，结合接收转发导航信号DOP值要求，确定待转发的卫星信号；

以转发系统安装位置建立统一坐标系，包括各天线指向调节装置的指向和转发卫星来向；

依据各个天线指向调节装置初始位置和各个待转发的卫星信号指向的最小夹角原则划定各个天线指向调节装置负责区域；

当某个区域A存在两颗转发卫星信号时，先依据最小夹角原则确定A区域的已有天线指向调节装置指向其中一颗转发卫星，然后判断不存在转发卫星信号B区域对应的天线指向调节装置是否和A区域相邻，若相邻，则直接控制B区域的天线指向调节装置指向A区域的剩下的一颗转发卫星(见图5)，若不相邻，则依次调整相邻的区域天线指向调节装置指向，确保各个天线指向调节装置不干涉(见图6)；

最后根据不同天线指向调节装置当前指向和负责区域转发卫星的来向生成对应的接收天线单元指向调整参数，调整天线指向调节装置指向，保证每个天线指向调节装置搭载的接收天线单元指向对应的转发卫星信号来向。

在本申请的另一优选实施例中，所述测试评估模块比较定位测试结果和预设轨迹之间的误差具体包括：

接收被测卫星导航接收机输出的定位测试结果并存储；

比较定位测试结果和预设轨迹之间的误差，其中，假定某一时刻测试定位结果为，对应预设轨迹位置为x _i ，整个测试轨迹取M个点，则对应定位误差Δx为：

。

在本申请的另一优选实施例中，所述转发定位误差修正及时延处理模块根据预设的转发卫星信号时延控制参数以及民码导航PVT定位解算模块输出的对应转发卫星的真实时延得到修正时延具体包括:

获取转发的第i颗导航卫星坐标、转发设备位置R、转发预设定位位置A、转发实际定位位置B，其中，所述转发实际定位位置B利用每颗导航卫星均同时播发军码导航信号和民码导航信号的特性，通过民码导航PVT定位解算模块对生成的真实导航卫星转发信号中的真实民码转发卫星导航信号进行导航PVT解算得到，转发的第i颗导航卫星坐标由星历文件得到；

计算第i颗卫星导航信号到达转发设备位置R的距离、第i颗卫星导航信号到达转发预设定位位置A的距离、第i颗卫星导航信号到达转发实际定位位置B的距离；

根据第i颗卫星导航信号到达转发设备位置R的距离、到达转发预设定位位置A的距离、到达转发实际定位位置B的距离和光速得到对应转发的第i颗卫星的真实时延得到修正时延。

下面以图4为例详细讲述本实施例求取修正时延的过程。假设预设的转发卫星信号为卫星1、卫星2、卫星3和卫星4信号，转发预设定位位置A点按照对应转发卫星信号计算补充延时得到，而在实际转发过程中，由于采集接收天线波束导致同时采集卫星2信号和卫星5信号并同时加上某一时延并转发，导致实际生成的转发信号对应的定位位置为转发实际定位位置B，此时若不对转发信号的定位误差进行修正，则定位精度评估采用转发预设定位位置A对转发实际定位位置B进行评估，这必将会存在误差，为此，本实施例利用每颗导航卫星均同时播发军码导航信号和民码导航信号的特性，通过对生成的真实卫星导航转发信号的民码部分进行导航PVT解算，获取转发实际定位位置B，作为被测卫星导航接收机进行定位精度评估的基准，从而消除转发信号带来的定位误差影响。

具体的，本实施例转发的第i颗导航卫星坐标由星历文件可得到，假设为(x _si ,y _si ,z _si )，转发设备位置R由布设策略可提前获知，假设为(x _R ,y _R ,z _R )，转发预设定位位置A坐标根据用户需求的测试场景设置，假设为(x _A ,y _A ,z _A );转发实际定位位置B坐标由转发信号中的民码导航PVT解算可得，假设为(x _B ,y _B ,z _B )，有各转发卫星到转发实际定位位置B的伪距为：

；

其中，为卫星i(i=1、2……5)到转发实际定位位置B的伪距，/>为民码PVT解算得出得实际转发不同卫星伪距对应的时延，c为光速。

第i颗卫星导航信号到达转发设备位置R的距离为：

；

第i颗卫星导航信号到达转发预设定位位置A的距离为：

；

对应预设的第i颗卫星导航信号的转发时延为：

；

因此，第i颗卫星导航信号到达转发实际定位位置B的距离为：

；

此时，对应转发的第i颗卫星的修正时延为：

其中，c为光速。

在本申请的另一优选实施例中，接收天线单元的数量N为6~8，既可保证生成的转发信号的DOP值满足转发导航信号定位精度要求，还能保证设备体积小型化要求，所述天线指向调节装置采用舵机、伺服电机或步进电机，本实施例采用舵机，如图7、图8和图9所示，该实施例的多接收天线单元接收阵列包括6套定向的接收天线单元1和舵机2，接收天线单元1均为定向天线，每个舵机2均支持外部指令控制调整。所述多接收天线单元接收阵列所占空间尺寸为，包含安装支架在内的整个结构重量约为10kg，体积小，重量轻，可由单人操作安装使用，保证了设备体积小型化要求。

如图10所示，本申请另一实施例还提供了一种低成本转发式军码定位精度测试方法，包括步骤：

S1、根据用户测试场地使用布局情况，将多接收天线单元接收阵列布设在无遮挡的室外环境，其中多接收天线单元接收阵列的指北标识和测试场地的北向一致；将提纯式转发及军码定位精度测试设备和发射天线布设在室内环境，其中发射天线布设在被测卫星导航接收机所在的装备的上方空域；

S2、提纯式转发及军码定位精度测试设备接收外部输入的星历文件，根据最优DOP值对应的可见星来向计算多接收天线单元接收阵列中各个接收天线单元的接收天线单元指向调整参数下发给各天线指向调节装置；各天线指向调节装置根据接收天线单元指向调整参数实时调整安装在各天线指向调节装置上的接收天线单元的指向；

S3、各个接收天线单元接收对应指向的真实卫星导航信号输出给提纯式转发及军码定位精度测试设备；

S4、提纯式转发及军码定位精度测试设备对输入的真实卫星导航信号进行采集，根据所采集到的真实卫星导航信号和预设的转发卫星信号时延控制参数生成真实导航卫星转发信号，其中，所述真实导航卫星转发信号相对于真实军码卫星导航信号具有设定的转发位置对应信号位置偏移量、信号时间偏移量，且功率大于所述真实军码卫星导航信号功率；

S5、提纯式转发及军码定位精度测试设备对生成的真实导航卫星转发信号中的真实民码转发卫星导航信号进行PVT解算，求得对应转发卫星的真实时延得到修正时延后，通过修正处理生成修正后的真实导航卫星转发信号，并经发射天线向被测卫星导航接收机进行播发；

S6、控制被测卫星导航接收机开启军码信号捕获功能，接收修正后的真实导航卫星转发信号，所述真实导航卫星转发信号包含真实军码卫星导航转发信号、真实民码转发卫星导航信号；

S7、根据所述被测卫星导航接收机的军码信号捕获和PVT解算情况，完成室内模拟外场真实复杂环境、真实军码信号条件下卫星导航接收机定位精度功能的测试。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种低成本转发式军码定位精度测试系统，其特征在于，包括：

多接收天线单元接收阵列，布设在空旷无遮挡的室外对天接收区域，包括N个接收天线单元，每个接收天线单元均设置有天线指向调节装置，各天线指向调节装置根据接收天线单元指向调整参数实时调整对应接收天线单元的指向接收相应空域中N个转发卫星的真实卫星导航信号；

提纯式转发及军码定位精度测试设备，布设在设定室内环境中，用于根据测试需要实时输出所述天线单元指向调整参数、以及根据接收的各真实卫星导航信号和预设的转发卫星信号时延控制参数生成对应转发卫星的真实导航卫星转发信号，并根据各所述真实导航卫星转发信号中所含的真实民码转发卫星导航信号PVT解算所得的对应转发卫星的真实时延得到相应的修正时延生成修正后的真实导航卫星转发信号；

发射天线，布设在被测卫星导航接收机所在的装备的上方空域，用于将修正后的真实导航卫星转发信号辐射输出给被测卫星导航接收机。

2.根据权利要求1所述的低成本转发式军码定位精度测试系统，其特征在于：提纯式北斗转发系统及军码定位精度测试设备还用于：

接收被测卫星导航接收机上报的测试结果，比较定位测试结果和预设轨迹之间的误差完成定位精度测试评估。

3.根据权利要求1所述的低成本转发式军码定位精度测试系统，其特征在于：接收天线单元的数量N为6~8。

4.根据权利要求1所述的低成本转发式军码定位精度测试系统，其特征在于：所述天线指向调节装置采用舵机、伺服电机或步进电机。

5.根据权利要求2所述的低成本转发式军码定位精度测试系统，其特征在于：所述提纯式转发及军码定位精度测试设备包括：

ADC采集模块，用于分别对N个接收天线单元接收到的N路接收真实卫星导航信号进行采集并输出对应的数字信号给转发定位误差修正及时延处理模块；

转发定位误差修正及时延处理模块，用于根据预设的转发卫星信号时延控制参数以及民码导航PVT定位解算模块输出的对应转发卫星的真实时延得到相应的修正时延，根据相应的修正时延进行转发定位误差修正生成修正后的转发数字信号；

民码导航PVT定位解算模块，用于对真实导航卫星转发信号中所含的真实民码转发卫星导航信号进行PVT解算所得的对应转发卫星的真实时延；

转发信号拟合生成模块，用于根据转发定位误差修正及时延处理模块输出的修正后的转发数字信号生成修正后的真实导航卫星转发信号；

一分二功分模块，用于将真实导航卫星转发信号功分成两路，其中一路输出给民码导航PVT定位解算模块，解算输出真实时延给转发定位误差修正及时延处理模块；另外一路经发射天线辐射输出给被测卫星导航接收机，完成转发信号接收处理；

测试评估模块，用于根据测试场景要求，包括所生成真实导航卫星转发信号对应的轨迹和发射功率，仿真计算生成接收天线单元指向调整参数和预设的转发卫星信号时延控制参数，分别下发给各天线指向调节装置和转发信号拟合生成模块。

6.根据权利要求5所述的低成本转发式军码定位精度测试系统，其特征在于：所述测试评估模块还用于：

接收被测卫星导航接收机上报的测试结果，比较定位测试结果和预设轨迹之间的误差完成定位精度测试评估。

7.根据权利要求5所述的低成本转发式军码定位精度测试系统，其特征在于：所述测试评估模块仿真计算生成接收天线单元指向调整参数具体包括：

根据转发系统安装位置及测试场景所需的轨迹，结合接收转发导航信号DOP值要求，确定待转发的卫星信号；

以转发系统安装位置建立统一坐标系，包括各天线指向调节装置的指向和转发卫星来向；

依据各个天线指向调节装置初始位置和各个待转发的卫星信号指向的最小夹角原则划定各个天线指向调节装置负责区域；

当某个区域A存在两颗转发卫星信号时，先依据最小夹角原则确定A区域的已有天线指向调节装置指向其中一颗转发卫星，然后判断不存在转发卫星信号B区域对应的天线指向调节装置是否和A区域相邻，若相邻，则直接控制B区域的天线指向调节装置指向A区域的剩下的一颗转发卫星，若不相邻，则依次调整相邻的区域天线指向调节装置指向，确保各个天线指向调节装置不干涉；

最后根据不同天线指向调节装置当前指向和负责区域转发卫星的来向生成对应的接收天线单元指向调整参数，调整天线指向调节装置指向，保证每个天线指向调节装置搭载的接收天线单元指向对应的转发卫星信号来向。

8.根据权利要求6所述的低成本转发式军码定位精度测试系统，其特征在于：所述测试评估模块比较定位测试结果和预设轨迹之间的误差具体包括：

接收被测卫星导航接收机输出的定位测试结果并存储；

比较定位测试结果和预设轨迹之间的误差，其中，假定某一时刻测试定位结果为，对应预设轨迹位置为x _i ，整个测试轨迹取M个点，则对应定位误差Δx为：

。

9.根据权利要求5所述的低成本转发式军码定位精度测试系统，其特征在于：所述转发定位误差修正及时延处理模块根据预设的转发卫星信号时延控制参数以及民码导航PVT定位解算模块输出的对应转发卫星的真实时延得到修正时延具体包括:

获取转发的第i颗导航卫星坐标、转发设备位置R、转发预设定位位置A、转发实际定位位置B，其中，所述转发实际定位位置B利用每颗导航卫星均同时播发军码导航信号和民码导航信号的特性，通过民码导航PVT定位解算模块对生成的真实导航卫星转发信号中的真实民码转发卫星导航信号进行导航PVT解算得到，转发的第i颗导航卫星坐标由星历文件得到；

计算第i颗卫星导航信号到达转发设备位置R的距离、第i颗卫星导航信号到达转发预设定位位置A的距离、第i颗卫星导航信号到达转发实际定位位置B的距离；

根据第i颗卫星导航信号到达转发设备位置R的距离、到达转发预设定位位置A的距离、到达转发实际定位位置B的距离和光速得到对应转发的第i颗卫星的真实时延得到修正时延。

10.一种低成本转发式军码定位精度测试方法，其特征在于，包括步骤：

S1、根据用户测试场地使用布局情况，将多接收天线单元接收阵列布设在无遮挡的室外环境，其中多接收天线单元接收阵列的指北标识和测试场地的北向一致；将提纯式转发及军码定位精度测试设备和发射天线布设在室内环境，其中发射天线布设在被测卫星导航接收机所在的装备的上方空域；

S2、提纯式转发及军码定位精度测试设备接收外部输入的星历文件，根据最优DOP值对应的可见星来向计算多接收天线单元接收阵列中各个接收天线单元的接收天线单元指向调整参数下发给各天线指向调节装置；各天线指向调节装置根据接收天线单元指向调整参数实时调整安装在各天线指向调节装置上的接收天线单元的指向；

S3、各个接收天线单元接收对应指向的真实卫星导航信号输出给提纯式转发及军码定位精度测试设备；

S4、提纯式转发及军码定位精度测试设备对输入的真实卫星导航信号进行采集，根据所采集到的真实卫星导航信号和预设的转发卫星信号时延控制参数生成真实导航卫星转发信号，其中，所述真实导航卫星转发信号相对于真实军码卫星导航信号具有设定的转发位置对应信号位置偏移量、信号时间偏移量，且功率大于所述真实军码卫星导航信号功率；

S5、提纯式转发及军码定位精度测试设备对生成的真实导航卫星转发信号中的真实民码转发卫星导航信号进行PVT解算，求得对应转发卫星的真实时延得到修正时延后，通过修正处理生成修正后的真实导航卫星转发信号，并经发射天线向被测卫星导航接收机进行播发；

S6、控制被测卫星导航接收机开启军码信号捕获功能，接收修正后的真实导航卫星转发信号，所述真实导航卫星转发信号包含真实军码卫星导航转发信号、真实民码转发卫星导航信号；

S7、根据所述被测卫星导航接收机的军码信号捕获和PVT解算情况，完成室内模拟外场真实复杂环境、真实军码信号条件下卫星导航接收机定位精度功能的测试。