[發(fā)明專利]一種實(shí)測(cè)導(dǎo)航信號(hào)地面接收功率的評(píng)估方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110516527.X
• 申請(qǐng)日: 2021-05-12
• 公開（公告）號(hào): CN113376663A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭瑤;饒永南;盧曉春;石慧慧;張馥臣;劉永朋;劉偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心
• 主分類號(hào): G01S19/23
• 分類號(hào): G01S19/23
• 代理公司: 西安合創(chuàng)非凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61248
• 代理人: 高志永

本發(fā)明涉及一種實(shí)測(cè)導(dǎo)航信號(hào)地面接收功率的評(píng)估方法，國(guó)家授時(shí)中心40米高增益采集信號(hào)接收GNSS導(dǎo)航信號(hào)，軟件估計(jì)衛(wèi)星地面接收功率。采用模擬信號(hào)源仿真GNSS系統(tǒng)信號(hào)體制，實(shí)現(xiàn)接收通道的估計(jì)；采用頻譜儀對(duì)采集數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)模型擬合實(shí)現(xiàn)其映射函數(shù)；最終實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航信號(hào)單支路單分量的地面接收功率測(cè)量，將下行導(dǎo)航信號(hào)功率評(píng)估精度提高到0.1dB的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地面接收功率計(jì)算方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)測(cè)導(dǎo)航信號(hào)地面接收功率的評(píng)估方法。

背景技術(shù)

對(duì)于衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)階段，系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)具有模糊性、主觀性等特點(diǎn)導(dǎo)致衛(wèi)星系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)參數(shù)存在很多的不確定性。

衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)與任務(wù)分析涉及到多學(xué)科設(shè)計(jì)、分析內(nèi)容，以及工程實(shí)踐中必須考慮的多種設(shè)計(jì)因素，是一項(xiàng)綜合性的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程。衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)的各總體參數(shù)所選取的數(shù)值對(duì)衛(wèi)星的整體性能、衛(wèi)星系統(tǒng)的可靠性、衛(wèi)星系統(tǒng)的費(fèi)用和研制難度都有著決定性的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決上述問題，提供一種實(shí)測(cè)導(dǎo)航信號(hào)地面接收功率的評(píng)估方法，采用模擬信號(hào)源仿真GNSS系統(tǒng)信號(hào)體制，實(shí)現(xiàn)接收通道的估計(jì)；采用頻譜儀對(duì)采集數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)模型擬合實(shí)現(xiàn)其映射函數(shù)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航信號(hào)單支路單分量的地面接收功率測(cè)量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種實(shí)測(cè)導(dǎo)航信號(hào)地面接收功率的評(píng)估方法，采用模擬信號(hào)源仿真GNSS系統(tǒng)信號(hào)體質(zhì)，實(shí)現(xiàn)接收通道的估計(jì)；采用頻譜儀對(duì)采集數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)模型擬合實(shí)現(xiàn)其映射函數(shù)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航信號(hào)單支路單分量的地面接收功率測(cè)量，將下行導(dǎo)航信號(hào)功率評(píng)估精度提高到0.1dB的精度。

優(yōu)先的：導(dǎo)航信號(hào)地面接收功率的計(jì)算方法如下：

（1）下行信號(hào)地面接收功率指標(biāo)定義：

北斗ICD中規(guī)定當(dāng)衛(wèi)星仰角大于5度，在地球表面附近的接收機(jī)右旋圓極化天線為0dBi增益或線性極化天線為3 dBi增益時(shí)，衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航信號(hào)到達(dá)接收機(jī)天線輸出端的最小功率電平達(dá)到指標(biāo)要求。

（2）地面接收總功率計(jì)算

①頻譜儀測(cè)量方法：使用頻譜儀進(jìn)行地面接收功率的計(jì)算，在地面測(cè)試過程中，由三工器出口連接測(cè)試電纜，接入頻譜儀，衛(wèi)星送出三頻擴(kuò)頻信號(hào)，利用頻譜儀測(cè)試信號(hào)功率譜、通道功率；

測(cè)量GNSS信號(hào)工作帶寬的功率分布情況，頻譜儀設(shè)置為RBW：1KHz，測(cè)量每個(gè)頻點(diǎn)積分帶寬內(nèi)1KHz通道功率；

②采集設(shè)備與頻譜儀數(shù)據(jù)映射計(jì)算方法：使用北斗GEO進(jìn)行映射中心的確定；使用信號(hào)源模擬GNSS各頻點(diǎn)信號(hào)體制，在工作帶寬內(nèi)分別計(jì)算頻譜儀及采集設(shè)備數(shù)據(jù)；將頻譜儀測(cè)量數(shù)據(jù)與軟件計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行映射建模，映射函數(shù)公式為：

③采集數(shù)據(jù)軟件算法估計(jì)方法：設(shè)計(jì)算間隔為，首先讀出秒長(zhǎng)的采集數(shù)據(jù)，設(shè)為，則：

取對(duì)數(shù)：

采集設(shè)備映射修正，衡量采集卡與頻譜儀之間的差異性，衡量采集卡與頻譜儀之間的差異性，計(jì)算出映射函數(shù)；

采集設(shè)備映射修正后：

取前一半進(jìn)行循環(huán)求和：

“天線指向誤差”，是天線自身引起的EIRP差異，是與衛(wèi)星方位有關(guān)的模型：

天線損失修正，天線指向誤差修正后：

采集時(shí)常為T秒的數(shù)據(jù)流，計(jì)算例元時(shí)間間隔為1秒，其均值為地面接收總功率。

（2）信號(hào)分量功率比計(jì)算

真實(shí)信號(hào)估算：

設(shè)計(jì)算間隔為，首先讀第i個(gè)秒長(zhǎng)的采集數(shù)據(jù)為設(shè)為，秒長(zhǎng)的采樣點(diǎn)數(shù)，進(jìn)行去直流與帶通濾波操作后，求其在每個(gè)采樣點(diǎn)的平均功率：