[发明专利]一种基于PXI架构的导航信号模拟器、闭环控制器和闭环测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航系统，具体涉及一种基于PXI架构的导航信号模拟器、闭环控制器和闭环测试方法。

背景技术

星载导航接收机作为姿控分系统关键部件为整星提供位置和时间信息，是保证卫星各分系统正常工作完成飞行任务的前提保障，因导航接收机的重要性，使得对导航接收机的测试工作成为卫星整个姿控分系统测试的重要一环。导航信号模拟器能够模拟卫星在轨情况，用于测试导航接收机，但是卫星在空间飞行过程中受到各种外力影响，其轨道并非是固定变化的，为了更好的模拟真实卫星在轨情况，设计出实时、高动态可交互的导航信号模拟器、并把它嵌入到整星的闭环测试中，成为整个卫星测试工作的重要方向。

导航接收机的测试包括两方面，一方面是接收机自测，另一方面是将接收机接入整个卫星系统中的系统测试。传统的导航信号模拟器轨道姿态必须预先设定好，不能实时交互，因此只能完成导航接收机自测工作，因此系统测试工作不能真正模拟卫星在轨情况，因此传统的卫星地面测试的闭环控制器中不能完成导航接收机的系统测试。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于PXI架构的导航信号模拟器，利用NI VERISTAND的实时性和PXI处理器，具有与动力学模型进行实时交互的能力，将接收机接入整星系统的系统测试中。

本发明还提供了一种基于PXI架构导航信号模拟器的闭环控制器，导航信号模拟器嵌入到整星闭环控制器中，使整个姿控分系统的测试更接近卫星在轨状态，真正实现闭环测试。

本发明还提供了一种基于PXI架构导航信号模拟器的闭环控制器的闭环测试方法，NI Veristand工程与下位机进行数据交互，Custom Device模型接收动力学模型的位置速度及时间信息实现对卫星相位及导航电文的计算，并通过FPGA板卡实现IQ信号调制，最后经由射频矢量信号发生器变频到导航频点，实现将真实导航接收机加入到整星闭环测试。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于PXI架构的导航信号模拟器，包括：

上位机，其为用户操作的界面，用于运行NI VERISTAND工程；

下位机，其与上位机网线连接；其中，所述下位机包括：

PXI控制器，其上运行LabVIEW RT操作系统，用于产生导航电文载波频率、码相位信息；

FPGA板卡，其通过FPGA-FIFO读取导航电文载波频率、码相位信息，用于产生数字中频信号；以及

射频矢量发生器，其通过P2P传输得到数字中频信号，用于将数字中频信号调整到导航信号频点上；

其中，所述射频矢量发生器连接导航接收机，导航接收机捕获跟踪定位信息。

优选的是，所述LabVIEW RT操作系统包括Custom Device模型和动力学模型，所述Custom Device模型和动力学模型通过RT-FIFO进行数据交互；

所述动力学模型通过网线与上位机进行数据交互，用于实现空间环境的仿真；

所述Custom Device模型接收动力学模型的时间、位置和速度的仿真信息，并结合卫星星历历书文件计算出卫星的导航电文载波频率、码相位信息。

优选的是，所述下位机还包括：PXI机箱，其通过总线与PXI控制器、FPGA板卡和射频矢量发生器进行数据交互。

优选的是，所述FPGA板卡至少包括型号为Kintex-7XC7K410T的FPGA和高温时钟。

本发明的目的还可通过一种基于PXI架构导航信号模拟器的闭环控制器来实现，包括基于PXI架构的导航信号模拟器，还包括：数据采集卡、电流输出卡、以太网板卡、通信卡和通信接口卡。

本发明的目的还可通过一种基于PXI架构导航信号模拟器的闭环控制器的闭环测试方法来实现，使用基于PXI架构导航信号模拟器的闭环控制器进行闭环测试，包括：

用户通过上位机对动力学模型进行控制，所述动力学模型生成时间、位置和速度的仿真信息；

Custom Device模型接收时间、位置和速度的仿真信息，并结合卫星星历历书文件计算出卫星的导航电文载波频率、码相位信息；

FPGA板卡读取导航电文载波频率、码相位信息，产生数字中频信号；

射频矢量发生器通过P2P传输接收数字中频信号，将数字中频信号调整到导航信号频点上；

导航接收机捕获跟踪定位信息并输出导航信息，中心计算机接收导航信息，并将导航信息传输回动力学模型。

优选的是，还包括：