衛星用戶導航設備性能測試和評估方法初探＊

楊靖寶

（91404部隊92分隊，河北 秦皇島）

0 引 言

隨著北斗導航衛星的陸續發射，導航設備功能逐步在完善，該設備的試驗場檢驗與鑒定一直是空白。該設備衛星導航用戶裝備性能測試和評估方法研究主要用于對該設備用戶接收設備的性能指標進行測試并對其結果進行評估。確定北斗導航設備系統地檢驗與鑒定指標內容，提出了該設備衛星導航系統的內場與外場測試和評估方法，重點確定該設備衛星導航系統抗干擾測試與評估方法，為軍民兩用設備設計鑒定、定型提供鑒定標準和方法。

該設備其性能的好壞直接關系到導航戰勝負，接收終端設備的功能和性能指標的好壞，直接影響該設備系統的應用性能，為檢驗這些接收終端設備性能、指標是否滿足設計要求提供檢驗方法和依據。

1 研究內容和考核指標［1－3］

該設備定位原理同GPS全球衛星定位系統類似，定位方式從一代的有源過渡到無源，定位精度可與GPS定位精度媲美。

主要研究內容：

1）確定檢驗的戰技指標；2）實驗室檢測與評估方法研究；3）外場環境主要指標、性能檢測、評估方法研究；4）外場復雜電磁環境下抗干擾檢測和評估方法研究。

通過以上內容的研究能夠初步形成用戶設備測試方法和評估理論體系。

主要考核指標：

1）定位精度評估；2）測速精度評估；3）靈敏度和首次定位時間評估；4）通道時延一致性評估；5）抗干擾檢測與評估方法可行性。

解決的關鍵問題有：實驗室檢測環境生成方法；復雜電磁環境生成方法；衛星模擬信號產生和控制；邊界條件的合理設定；定位精度評估方法。

2 初步構想和可行性分析

初步構想：實驗室靜態測試采用該型號信號模擬器產生衛星模擬信號，用戶接收設備接收衛星模擬信號，通過與設定參數比對檢測接收機性能。

衛星導航信號模擬器用于對各類接收終端設備實現衛星不在軌、室內或臨界條件下的測試，或指定條件下的重復測試。衛星導航信號模擬器包括數學仿真分系統、射頻信號仿真分系統和測試評估分系統三部分。各分系統既相互獨立，又可有機地結合在一起。例如數學仿真分系統可以單獨運行，為用戶提供有關衛星運行模型和用戶運動模型方面的信息，并以圖形方式顯示衛星運行軌跡，但大多數情況，各部分作為一個整體運行，由數學仿真分系統產生導航電文和觀測數據，通過射頻信號仿真分系統生成帶有各類特征（延遲、多普勒、衰減等）的真實射頻信號，發送到接收終端設備，再由測試評估分系統收集終端設備的相關數據，得到測試結果。實驗室測試原理接線圖如圖1所示。

圖1 實驗室測試連接框圖

室外應用環境測試時，設置各種復雜電磁環境、作戰環境，觀察記錄環境變化對接收機性能的影響。利用信號功分器將該設備及GPS共用天線信號分別輸入到該設備用戶機GPS接收機，以GPS接收參數為真值，考核該設備用戶機性能。室外測試原理圖如圖2所示。

圖2 室外測試原理圖

精度評估依據模擬及實測數據，根據評估原則，編寫評估處理程序，實現對用戶設備的評估。在對系統定位精度進行評估和測試時，可通過大量監測站（基準站）利用監測用戶機的多種偽距觀測值以及組合觀測值進行各種類型的定位計算，并對定位精度進行綜合評估來實現。系統定位精度的評估是一個非常復雜的論題；涉及到不同的用戶機、不同的使用方式以及接收導航信號的復雜環境等因素，應用特定的方法評估導航系統性能：將測量值和估計值結合起來，對導航系統的定位性能進行長期評估。

本方法采用如下先進技術：1）采用虛實結合方式；2）首次結合復雜電磁環境及作戰適應性進行評估；填補試驗場衛星導航設備檢驗鑒定方法空白、為試驗場鑒定提供理論依據。

可行性分析：國內已成功研制GPS信號模擬設備，該設備系統工作方式與GPS基本一致，該型號的模擬器正在研制中；試驗場可提供復雜的電磁環境，為導航設備抗干擾性能鑒定提供了環境基礎；國內相關的評估模型皆可參考，為方法研究提供了理論依據，切實可行。

3 結 論

本方法的研究能夠為用戶設備的性能測試與評估提供解決方案，填補試驗場設備性能指標檢測與評估空白，豐富試驗場理論體系，為用戶機更好的裝配部隊及民用打下堅實的檢驗、鑒定基礎，具有重大的經濟及軍事效益。

［1］ 李毓麟，過靜君，程鵬飛 ，等.CH 8016－1995全球衛星定位系統（GPS）測量型接收機檢定規程［S］.國家測繪局，1995.

［2］ 徐 健，孫學武，胡 萍，等.GB／T15527－1995船用全球衛星定位系統（GPS）接收機通用技術條件［S］.中國標準出版社，1995.

［3］ 全國水產標準化技術委員會漁業儀器分委會.SC／T 7008－1996漁用全球衛星導航儀（GPS）通用技術條件［S］.中國標準出版社，1996.