[发明专利]基于导航信号典型场景库的开放式云测试控制系统及方法

说明书

本发明属于导航测试技术领域，公开了一种基于导航信号典型场景库的开放式云测试控制系统及方法，服务中心，通过网络与数据采集仪、监控终端和测试终端连接。在获得真实导航信号及RTK+INS给出的定位信息后，服务中心对采集数据的有效性进行检验，同时给出采集数据的标定参数；标定后的参数随后同原始数据保存；根据对导航信号不同参数的影响，不同类型障碍物使用不同的信道参数组合进行描述，对于每一类的障碍物模型，在各个典型环境中的统计特性也不尽相同，统计特性需要通过实测数据来进行分析。本发明为导航接收机的测试提供统一的平台，解决不同检测机构对同一样品检测结果的一致性问题；数据共享以低成本实现采集数据场景的多样化。

技术领域

本发明属于导航测试技术领域，尤其涉及一种基于导航信号典型场景库的开放式云测试控制系统及方法。

背景技术

目前北斗导航终端的性能测试有三种方式：一是实验室环境下用导航信号模拟源测试，二是利用室外接收天线进行对天性能测试，三是利用采集回放仪进行虚拟路测。实验室环境下用卫星信号模拟源可以定量测试被测样品的首次定位时间、定位精度等指标，但由于模拟器信号是对真实卫星信号的简化，无法完整地模拟真实环境，因此无法评估被测样品在实际工作环境中的性能。为测试样品在真实环境下的性能已及运动情况下的实际应用性能，需利用室外接收天线采用路测的方式进行测试。路测方式成本高、可重复性低，并且如果没有相应设备获得基准位置数据，只能进行定性测试或比对测试，无法定量测试。利用卫星信号采集回放仪采集实际场景的卫星信号并在实验室回放，进行虚拟路测是一种较好的解决方案。虚拟路测可以在实验室内进行重复多次的回放，构建室内的真实信号测试场景。同时，虚拟路测结合高精度标定系统，可在采集卫星信号的同时记录高精度的位置信息，实现对样品性能的高精度定量化虚拟路测。但是，目前采用采集回放仪的测试方式没有一个标准的导航信号数据集，不同样品的生产企业、不同的检测机构采用不同的路测方法及路线，导致测试结果一致性较差。目前，全球定位系统(GNSS)接收机技术在日常生活中已得到了广泛应用，从蜂窝电话到个人导航设备(PND)，再到飞行器导航和测绘，在世界的每一个角落都可以看到定位的身影。定位导航技术正在迅速地向新领域扩展，并扮演着越来越重要的角色。但是，定位导航技术变得越来越普及的同时，导航接收机制造商、OEM集成商等正在苦苦寻觅验证接收机性能的标准测试方法。无论是验证接收机性能，还是客观地测试接收机IC的性能，都需要这种测试方法。这种测试需要一个精确的可重复性测量的可控环境。测试内容包括：接收灵敏度、首次定位时间、热启动定位时间、跟踪灵敏度、各种场景的定位精度、产品一致性等等。在大多数情况下，实时GPS/BD信号仿真可以创建此类测试环境，如Spirent的GSS8000系列产品，国防科技大学电子科学与工程学院的NSS8000系列等。但是由于导航模拟器的信号模型不完善，它无法评估接收机在实际环境下的性能。因而在接收机研发过程中需要进行大量的路测。导航信号采集回放仪，能够采集实际环境的导航信号，在实验室内进行多次回放，从一定程度上减轻了路测的工作压力。路测和采集回放的缺点在于无法定量、客观地对接收机的性能进行测试。其主要原因有：(1)采集的导航信号缺乏标定，没有一个权威的对比结果。(2)没有一个标准的导航信号数据集。不同生产企业或不同的检测机构各自采用不同的路测方法及路线，导致测试结果一致性较差。国外研究现状，1.卫星信号采集及重现方式，采用采集方式可直接记录来自天线的原始信号，再进行数据回放，模拟导航信号。其代表产品是英国Racelogic公司于2009年4月发布的新款GPS模拟器LabSat。此种信号源回放的数据与实际情况接近，但需要实际系统建成后使用，主要目的是针对用户端测试，对导航系统体制建设贡献较少，且在建设之前无法发挥作用。2.多体制信号模拟源，多体制多频信号模拟器代表产品有：英国Spirent公司的GSS8000,德国IFEN公司的NavX-NCS Professional等。GSS8000系列产品定位于卫星导航定位系统研发验证需要，属于高端信号模拟器产品，旨在为研发团队提供功能强大、灵活方便的选择方案，采用模块化设计可以适应各类应用的需求，在一个机箱内可同时输出三路载波信号，用户可根据需要选配多种星座及导航信号，可同时输出以下信号中的三种，用户根据需要选配。IFEN公司属于GATE(伽利略测试与开发环境联盟)成员，其研发的NavX-NCS系列模拟器定位于Galileo系统地面研发测试使用。能仿真GPS/GALILEO/GLONASS/SBAS等多种导航卫星信号。国内研究现状，北斗二号一期建设中，总体单位并未就“多基于实测数据集的开放式测试平台”设立关键技术攻关任务。北斗二号一期安排了厂家进行北斗二号一期信号模拟测试系统的研制，具备卫星星座仿真、载体运动仿真、钟差仿真、电离层仿真、对流层仿真等功能。但是由于研制定位为地面运控服务，针对系统体制以及卫星导航终端产品验证的目标不明确。在北斗二号一期工程建设中，国防科技大学四院研制了北斗二号一期3频导航信号模拟源，支撑了地面运控系统监测接收机和RNSS导航接收机的功能验证和验收测试。研制了双频多通道GPS信号模拟源和GLONASS信号模拟器，具备研制多体制卫星导航信号模拟源的技术基础。这些模拟源均可模拟所有可视导航卫星的星座，模拟卫星的运动状态和用户接收机的运动状态，实时产生全功能的卫星信号，用于测试接收机的定位精度、起动时间、信号接收灵敏度等性能指标。采集回放方面，深圳市赛伦北斗科技有限责任公司研制的便携式GNSS卫星信号射频采集回放仪，支持4个通道的导航信号采集与回放。国内外的研究成果中，各机构都是对单个仪表进行了研究，未能从测试认证的角度对测试过程进行思考和探索，无法为被测样品提供统一、标准的测试场景。