卫星导航外场抗干扰测试自动化标定方法及装置

技术领域

本发明涉及一种卫星导航外场抗干扰测试自动化标定方法及装置，属于卫星导航技术领域。

背景技术

外场抗干扰测试是测试卫星导航终端抗干扰能力的常见手段，常用技术与方法是在外场架设多个干扰源，卫星导航终端放置在车上进行跑车测试。缺陷在于，外场抗干扰测试需要对跑车轨迹点进行功率标定，传统方法是人工用标定天线和频谱仪沿着跑车轨迹逐点进行标定和记录，然后根据标定数据计算控制干扰源发射功率，效率很低，且标定数据不能直接用于抗干扰测试，无法做到切换场景时自动调整干扰源发射功率，导致计算量大，耗时长，效率低。

发明内容

本发明针对外场抗干扰自动化标定的需求，提供卫星导航外场抗干扰测试自动化标定方法及装置。

本发明的技术方案在于，包括自动化标定装置、标定天线、频谱仪、标定平台，以及干扰源，其中干扰源为一个或者多个；

标定天线、频谱仪与自动化标定装置均安装在标定平台上，自动化标定装置分别与标定天线和频谱仪连接；

所述的自动化标定装置一方面通过无线通信模块读取各个干扰源的位置坐标，设置发射频点及发射功率，另一方面沿着标定轨迹实时获取自身定位坐标、方位角，计算干扰来向并读取频谱仪在标定频点处的功率测量值；然后结合标定天线方向图和方位角信息，根据干扰源发射功率和频谱仪功率测量值之差计算标定出空间链路衰减；最后根据抗干扰测试场景的干信比J/S测试指标要求计算出干扰源的发射功率，并通过无线通信接口控制干扰源发射对应的干扰功率。进一步地，在外场地图上显示干扰源位置、标定轨迹及每个轨迹点对应的不同干扰源空间链路衰减值，方便用户使用。

自动化标定装置主要包括通用处理模块、卫星导航定位模块、指南针模块、无线通信模块、网络模块、操作与显示模块、电池及电源管理模块；

卫星导航定位模块、指南针模块、无线通信模块、网络模块、操作与显示模块均与通用处理模块连接，其中通用处理模块完成数据处理、计算和控制；卫星导航定位模块提供自动化标定装置的位置定位坐标；

指南针模块提供自动化标定装置的方位角；无线通信模块完成自动化标定装置和各个干扰源的通信；网络模块完成自动化标定模块和频谱仪的通信；操作与显示模块提供输入操作和图形化显示界面；

电池及电源管理模块与通用处理模块、卫星导航定位模块、指南针模块、无线通信模块、网络模块、操作与显示模块电性连接，为自动化标定装置供电。

外场抗干扰测试自动化标定方法的具体步骤如下：

步骤1、标定天线固定安装在移动式的标定平台上，标定天线指北方向与真北方向重合，自动化标定装置和频谱仪放在标定平台内，标定平台移动到第一个标定轨迹点；

步骤2、自动化标定装置通过无线通信接口读取各个干扰源的位置坐标，在外场地图上显示每个干扰源位置；

步骤3、自动化标定装置通过无线通信接口设置各个干扰源的发射频点及发射功率，不同干扰源发射频点在导航信号频带内等间隔分布，干扰源发射单载波信号；

步骤4、自动化标定装置读取频谱仪上各个发射频点的功率测量值，读取标定平台的方位角测量值和定位坐标；

步骤5、根据自动化标定装置的定位坐标和各个干扰源位置坐标计算各个干扰来向，结合标定天线方向图和方位角信息，根据干扰源发射功率和频谱仪功率测量值之差计算标定出空间链路衰减，在外场地图上显示标定轨迹点对应的不同干扰源空间链路衰减值；

设自动化标定装置方位角为

步骤6、移动标定平台到下一个标定轨迹点，重复步骤4到5；

步骤7、重复步骤6，直到遍历完所有标定轨迹点；

步骤8、根据抗干扰测试场景的J/S测试指标计算出干扰源的发射功率，并通过无线通信接口控制干扰源发射对应的干扰功率；

设抗干扰测试场景的J/S测试指标为

本发明的有益效果在于，自动化标定装置可以通过无线方式实时与各个干扰源通信，获取干扰源位置和干扰参数，在每个标定点处结合自身方位角信息和天线方向图，自动计算干扰来向和干扰空间衰减，最后根据测试场景J/S要求自动计算并设置干扰源干扰功率，每个轨迹点可以同时标定所有干扰频点，具有并行标定、自动计算、高效省时的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为自动化标定时的系统示意图。

图2为自动化标定装置组成框图。

图3自动化标定流程。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图1至3，对本发明进一步详细说明。

本发明包括自动化标定装置、标定天线、频谱仪、标定平台，以及干扰源，

标定天线、频谱仪与自动化标定装置均安装在标定平台上，自动化标定装置分别与标定天线和频谱仪连接；如图1所示；其中干扰源为一个或者多个。

所述的自动化标定装置一方面通过无线通信模块读取各个干扰源的位置坐标，设置发射频点及发射功率，另一方面沿着标定轨迹实时获取自身定位坐标、方位角，计算干扰来向并读取频谱仪在标定频点处的功率测量值；然后结合标定天线方向图和方位角信息，根据干扰源发射功率和频谱仪功率测量值之差计算标定出空间链路衰减；最后根据抗干扰测试场景的干信比J/S测试指标要求计算出干扰源的发射功率，并通过无线通信接口控制干扰源发射对应的干扰功率。在外场地图上显示干扰源位置、标定轨迹及每个轨迹点对应的不同干扰源空间链路衰减值，方便用户使用。

自动化标定装置主要包括通用处理模块、卫星导航定位模块、指南针模块、无线通信模块、网络模块、操作与显示模块、电池及电源管理模块；如图1所示，卫星导航定位模块、指南针模块、无线通信模块、网络模块、操作与显示模块均与通用处理模块连接，其中通用处理模块完成数据处理、计算和控制；卫星导航定位模块提供自动化标定装置的位置定位坐标；指南针模块提供自动化标定装置的方位角；无线通信模块完成自动化标定装置和各个干扰源的通信；网络模块完成自动化标定模块和频谱仪的通信；操作与显示模块提供输入操作和图形化显示界面；电池及电源管理模块与通用处理模块、卫星导航定位模块、指南针模块、无线通信模块、网络模块、操作与显示模块电性连接，为自动化标定装置供电。

所述的自动化标定装置可以是一台内嵌了卫星导航定位模块、指南针模块和无线通信模块的平板电脑或者笔记本电脑。无线通信方式可以是433MHzLORA通信，也可以是WIFI无线通信，还可以是4G、5G通信；在每个标定点处结合自身方位角信息和天线方向图，自动计算干扰来向和干扰空间衰减，最后根据测试场景J/S要求自动计算并设置干扰源干扰功率，每个轨迹点可以同时标定所有干扰频点，具有并行标定、自动计算的优点，极大地提高了运算效率，节约了运算时间；从而解决现有导航多径模拟方式在具有多个接收机与多个导航卫星的复杂3D场景中，因计算量巨大影响高更新率与实时性的技术问题。从而协同解决现有导航多径模拟方式在具有多个接收机与多个导航卫星的复杂3D场景中，因计算量巨大影响高更新率与实时性的技术问题；这是采用现有技术进行简单结合所无法实现的。

自动化标定方法的具体步骤如下：

步骤1、标定天线固定安装在移动式的标定平台上（标定平台可以是一辆车，或者一台手推式移动平台），标定天线指北方向与真北方向重合，自动化标定装置和频谱仪放在标定平台内，标定平台移动到第一个标定轨迹点；

具体地，标定天线可以是与干扰频点不同的卫星导航天线，也可以是多阵元天线阵形式，以避免干扰源发射的标定信号对标定天线导航信号造成影响，导致自动化标定装置内部的定位模块无法定位。

步骤2、自动化标定装置通过无线通信接口读取各个干扰源的位置坐标，并在外场地图（外场地图是自动化标定装置上运行软件的一个功能）上显示每个干扰源位置；

步骤3、自动化标定装置通过无线通信接口设置各个干扰源的发射频点及发射功率，不同干扰源发射频点在导航信号频带内等间隔分布，干扰源发射单载波信号；

具体地，如果测试标定多个卫星导航信号频点，则每个干扰源同时发送多个干扰频率，每个干扰频点对应一个导航信号频点，同一导航信号频点对应的不同干扰源干扰频率在该导航信号频带内等间隔分布。

一个具体的例子，需要针对北斗B1、B3频点和GPS L1频点对4个干扰源进行标定，则每个干扰源发射三个单载波干扰信号，三个单载波频率分别落在北斗B1信号频带（1561±2MHz）、B3信号频带（1268.52±10MHz）和GPS L1信号频带（1575.42±1MHz）内，B1频带内的4个干扰源发射的单载波频率在1561±2MHz内等间隔分布，间隔可以从100KHz~1MHz取值，L1频带内的4个干扰源发射的单载波频率在1575.42±1MHz内等间隔分布，间隔可以从100KHz~500KHz取值，B3频带内的4个干扰源发射的单载波频率在1268.52±10MHz内等间隔分布，间隔可以从100KHz~5MHz取值。

步骤4、自动化标定装置读取频谱仪上各个发射频点的功率测量值，读取标定平台的方位角测量值和自身定位坐标；

步骤5、根据自动化标定装置定位坐标和各个干扰源位置坐标计算各个干扰来向，结合标定天线方向图和方位角信息，根据干扰源发射功率和频谱仪功率测量值之差计算标定出空间链路衰减，在外场地图上显示标定轨迹点对应的不同干扰源空间链路衰减值；

具体地，根据坐标计算干扰来向是成熟算法，这里不做展开，这里只给出计算空间衰减的方法：假设自动化标定装置方位角为

步骤6、移动标定平台到下一个标定轨迹点，重复步骤4到5；

步骤7、重复步骤6，直到遍历完所有标定轨迹点；

步骤8、根据抗干扰测试场景的J/S测试指标计算出干扰源的发射功率，并通过无线通信接口控制干扰源发射对应的干扰功率。

具体地，假设抗干扰测试场景的J/S测试指标为

一般地，北斗信号S取为-130dBm，GPS信号S取为-127dBm。

综上所述，本发明提供的自动化标定装置可以通过无线方式实时与各个干扰源通信，获取干扰源位置和干扰参数，在每个标定点处结合自身方位角信息和天线方向图，自动计算干扰来向和干扰空间衰减，最后根据测试场景J/S要求自动计算并设置干扰源干扰功率，每个轨迹点可以同时标定所有干扰频点，具有并行标定、自动计算、高效省时的优点。