[发明专利]一种基于GNSS的电离层闪烁闭环测试系统及方法

说明书

本发明提出一种基于GNSS的电离层闪烁闭环测试系统，包括：模拟器，用于设置GPS和BDS场景信息；模拟器还用于接收场景，根据所述场景输出导航射频信号；模拟器还用于设置电离层幅度闪烁指数和相位闪烁指数；接收机，接收导航射频信号，用于完成GPS/BD双模多频点信号的捕获、跟踪、电文解调和定位解算，并输出跟踪环路的原始观测量和接收机的定位解算信息，实时进行电离层幅度闪烁指数、电离层相位闪烁指数、TEC、ROTI和ROT的计算；上位机软件，显示位置、速度、信号强度信息，将解算得到的定位信息、各卫星载噪比、仰角及方位角、伪距、载波相位、电离层幅度闪烁指数、电离层相位闪烁指数、TEC、ROTI和ROT进行显示。

技术领域

本发明属于卫星导航领域，具体涉及一种基于GNSS的电离层闪烁闭环测试系统及方法。

背景技术

对于目前在广泛应用的卫星导航系统，电离层闪烁对导航信号的闪烁效应可以从幅度和相位两个角度去分析。对于电离层幅度闪烁，其主要影响的是卫星导航信号的幅度或者说是信号强度。幅度闪烁的发生，会造成信号的波动和衰减，闪烁强度越大，受到衰减的信号电平低于接收机门限的次数就越多，造成对卫星信号跟踪的不稳定，最终造成卫星导航接收机的跟踪环路失锁，从而无法正常工作。而对于电离层相位闪烁，其造成的卫星信号相位的衰落和随机波动，直接导致周跳的发生，并会引起误码，影响电文的解调，严重影响了卫星通信，而卫星通信技术不仅影响着我国民用通信市场，在军事，科研，天文等领域也有着重要的实用价值。电离层闪烁闭环测试系统和方法的研究也有助于深入认识电离层活动规律及其变化机制。因此电离层闪烁测试系统和方法研究具有重大的科学意义和实用价值，是空间物理和无线电科学等领域的研究热点和重点。通过电离层模型、电离层闪烁效应的分析，研究电离层效应模拟技术，在实时模拟器中加入电离层仿真模块，实现对电离层闪烁的实时模拟。研究完整的电离层闪烁闭环测试系统和方法，已成为大势所趋。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于GNSS的电离层闪烁闭环测试系统及方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于GNSS的电离层闪烁闭环测试系统，该系统包括：

模拟器，用于设置GPS和BDS场景信息；所述模拟器还用于接收场景，根据所述场景输出导航射频信号；

所述模拟器还用于设置电离层幅度闪烁指数S₄和相位闪烁指数σ_φ使得模拟器中加载康内尔电离层闪烁模型产生幅度闪烁和相位闪烁的数据文件；

接收机，用于接收所述导航射频信号，用于完成GPS/BD双模多频点信号的捕获、跟踪、电文解调和定位解算，并输出跟踪环路的原始观测量和接收机的定位解算信息，然后实时进行电离层幅度闪烁指数、电离层相位闪烁指数、TEC、ROTI和ROT的计算；

上位机，用于显示位置、速度、信号强度信息，并将解算得到的定位信息、各卫星载噪比、仰角及方位角、伪距、载波相位、电离层幅度闪烁指数、电离层相位闪烁指数、TEC、ROTI和ROT进行显示；

采用如下公式提高电离层幅度闪烁指数S₄，

其中，表示算术平均运算，SI′为经过消趋势滤波后的信号强度,S表示信号功率，N₀表示噪声功率。

可选地，所述模拟器包括DSP模块、FPGA和DA，所述DSP用于接收GPS/BDS卫星初始参数和载体轨迹参数，然后进行编码GPS/BDS导航电文，计算GPS/BDS信号的初始相位和频率控制字，并传递给所述FPGA，所述FPGA接收DSP传过来的参数，生成GPS/BDS数字中频信号，最后通过DAC得到GPS/BDS中频模拟信号。