[发明专利]一种模拟星载GNSS接收机在轨工作的测试系统和方法

说明书

本发明提供一种模拟星载GNSS接收机在轨工作的测试系统和方法，根据星载GNSS接收机在轨工作的场景条件，建立GNSS系统仿真模型，生成并输出相应导航卫星的仿真信号；半物理仿真模块，用于接收上述的仿真信号，按照预设的定位解算算法，得到仿真运行状态下的各个参数，按照控制观测模块的需求输出；PC控制观测模块，根据测试细则发送控制指令，同时接收并观测半物理仿真模块的输出信号，并将其从十六进制转化为十进制，从而对仿真模块的性能进行观测评估。本系统测试环境搭建简便，整体成本低，工作效率高，为星载GNSS接收机的在轨仿真测试提供一种简便、高效、可靠的方式。

技术领域

本发明涉及一种基于对星载GNSS接收机工作性能测试和评估的系统和方法，尤其一种模拟星载GNSS接收机在轨工作的测试系统和方法，属于导航领域。

背景技术

目前常用的GNSS系统包括美国的GPS系统，中国的北斗系统，俄罗斯的GLONASS和欧洲的GALILEO等等，GNSS接收机的应用十分广泛，其载体从手机、汽车到船舶、卫星不一而足。通过接收4颗及以上的导航卫星信号，即可求出接收机的位置和钟差，实现单点定位，由于单点定位的观测方程是非线性的，因此定位解算的需要求解非线性方程组，目前最常用的方位为卡尔曼滤波和最小二乘法。

无论采取何种解算方法，接收机的定位结果必定存在误差，需要通过测试系统对其性能进行测试与评估。对于星载GNSS接收机，目前常用的测试主要采用整星在轨测试、整星联合地面测试、静态地面定点测试等方式，其中，整星在轨测试投入巨大，成本高，且对测试人员的素质要求高，同时测试过程中发现问题后整改困难；整星联合地面测试同样需要搭建复杂的测试环境、实验组件，大量测试人员，工作效率相对较低；静态地面定点测试只能进行单点定位测试，无法模拟卫星实际工作状态下的动态场景，测试项目不够充分。

发明内容

本发明提供了一种模拟星载GNSS接收机在轨工作的测试系统和方法，用以克服现有测试方法中经济成本和人力成本高、工作效率低、测试项目不充分和整改不易等缺陷。

本发明的技术方案为：一种模拟星载GNSS接收机在轨工作的测试系统，包括：GNSS模型仿真模块、半物理仿真模块、PC控制观测模块；

GNSS模型仿真模块，能够构建出GNSS系统模型用于仿真真实的 GNSS系统，模拟卫星导航接收机在轨工作的场景条件，生成导航卫星的仿真信号，并输出至半物理仿真模块；

半物理仿真模块，接收导航卫星的仿真信号，并根据导航卫星的仿真信号，按照预设的定位解算算法，得到卫星导航接收机仿真在轨工作状态下的参数，根据PC控制观测模块的控制指令，输出参数给PC控制观测模块；

PC控制观测模块，接收并观测半物理仿真模块送来的参数；同时，能够根据测试要求向半物理仿真模块输出控制指令，观测半物理仿真模块对控制指令的工作反馈。

GNSS系统模型由全球导航系统(GPS，24颗卫星)和北斗卫星导航系统(BDS，目前已发射16颗卫星)两个星座组成，两者为并列关系。

GNSS模型仿真模块生成的生成导航卫星的仿真信号包含：全球导航系统(GPS)L1频点(1575.4MHz)，仿真信号的调制方式分别为BPSK，带宽为1.023MHz，传输速率为50bit/s；北斗卫星导航系统(BDS)B1频点(1561.098MHz)，仿真信号的调制方式分别为QPSK，带宽为2.046MHz，传输速率为50bit/s。

在轨工作的场景条件为轨道六根数和场景时间。

半物理仿真模块对接收的导航卫星的仿真信号，进行放大、滤波，然后根据预设的定位解算算法、解算星历信息，得到卫星导航接收机仿真在轨工作状态下的参数，包括：时间信息、位置信息和轨道信息。