專利名稱：基于gps軟件接收機(jī)的gps硬件接收機(jī)動態(tài)環(huán)境性能測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對GPS接收機(jī)的性能參數(shù)進(jìn)行測試的系統(tǒng)，更特別地說，是指一種在三軸轉(zhuǎn)臺提供的動態(tài)環(huán)境下，對獲得的GPS軟件接收機(jī)輸出的性能參數(shù)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)GPS硬件接收機(jī)性能參數(shù)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
全球定位系統(tǒng)GPS(Global Positioning System)是基于衛(wèi)星的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，在軍事和民用中有著廣泛的應(yīng)用。
傳統(tǒng)GPS接收機(jī)(也稱為GPS硬件接收機(jī))基于專用硬件(ASIC)，具有較高的靈敏度和信號處理速度，但是靈活性差，定型后便無法改動。
GPS軟件接收機(jī)是利用通用處理器(即計(jì)算機(jī)或DSP芯片或FPGA芯片或單片機(jī))，對實(shí)時(shí)采集的GPS信號進(jìn)行處理和計(jì)算。其優(yōu)點(diǎn)為具有高度的靈活性可以方便地研究和實(shí)現(xiàn)新算法；也可以容易地對軟件進(jìn)行修改來適應(yīng)未來的GPS信號，節(jié)約硬件成本。
為了保證GPS硬件接收機(jī)在動態(tài)環(huán)境下應(yīng)用的可靠性和精度，需要對GPS硬件接收機(jī)在動態(tài)環(huán)境下的性能進(jìn)行測試。
目前，對動態(tài)環(huán)境下GPS性能進(jìn)行測試的方法主要有基于計(jì)算機(jī)的仿真或者信號模擬器的室內(nèi)測試，這兩種測試手段采用的GPS接收機(jī)導(dǎo)航數(shù)據(jù)是模擬產(chǎn)生的，而GPS接收機(jī)的實(shí)際工作環(huán)境比較復(fù)雜，有些因素不可重復(fù)和預(yù)見，此種測試方法不能完全復(fù)現(xiàn)真實(shí)動態(tài)條件下的復(fù)雜環(huán)境。再一種是基于動態(tài)檢測平臺的性能測試，該測試手段主要是針對強(qiáng)信號(PDOP值小于2.0)下低動態(tài)(厘米級、亞米級動態(tài))情況下差分GPS定位的精度進(jìn)行研究，對動態(tài)環(huán)境下跟蹤性能并沒有進(jìn)行討論。還有一種就是基于跑車或試飛實(shí)驗(yàn)的室外動態(tài)測試，該測試手段在試飛實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，沒有辦法實(shí)現(xiàn)較高的加速度和加加速度，且成本很高，對于高空中運(yùn)行載體，也沒有精度高于衛(wèi)星導(dǎo)航的其他導(dǎo)航方法，對衛(wèi)星導(dǎo)航性能的測試結(jié)果的評價(jià)較為困難。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于GPS軟件接收機(jī)的GPS硬件接收機(jī)動態(tài)環(huán)境性能測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過三軸轉(zhuǎn)臺提供動態(tài)環(huán)境參數(shù)Din，然后用中頻采樣器對安裝在三軸轉(zhuǎn)臺上的天線所獲取的衛(wèi)星信息進(jìn)行采樣后，輸出中頻信息R(tk)，最后通過GPS軟件接收機(jī)、D-PLL-P模型和D-PLL-F模型進(jìn)行解析，從而復(fù)現(xiàn)出GPS硬件接收機(jī)在動態(tài)環(huán)境下造成的失鎖、輸出精度低的問題，并且復(fù)現(xiàn)出的各個(gè)參數(shù)能夠?yàn)镚PS硬件接收機(jī)的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
本發(fā)明是一種基于GPS軟件接收機(jī)的GPS硬件接收機(jī)動態(tài)環(huán)境性能測試系統(tǒng)，包括有計(jì)算機(jī)、硬件測試平臺和參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊(1)，參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊(1)存儲在計(jì)算機(jī)的硬盤中。
所述的硬件測試平臺包括有三軸轉(zhuǎn)臺(2)、天線(3)、中頻采樣器(4)，天線(3)安裝在三軸轉(zhuǎn)臺(2)的內(nèi)框上，天線(3)與計(jì)算機(jī)之間設(shè)置有中頻采樣器(4)；天線(3)用于接收導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的L1頻帶信號RL1，并將該L1頻帶信號RL1輸出給中頻采樣器(4)，中頻采樣器(4)對接收到的L1頻帶信號RL1進(jìn)行下變頻和采樣處理，從而輸出中頻信號R(tk)給參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊(1)； 所述的參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊(1)包括有動態(tài)環(huán)境參數(shù)記錄單元(30)、信噪比提取單元(11)、GPS軟件接收機(jī)(12)、D-PLL-P模型(10)和D-PLL-F模型(20)；D-PLL-P模型(10)包括有熱噪聲標(biāo)誤差計(jì)算模塊(101)、接收機(jī)加速度計(jì)算模塊(102)、加加速度計(jì)算模塊(103)、動態(tài)相位誤差計(jì)算模塊(104)和跟蹤信息融合模塊(105)；D-PLL-F模型(20)包括有接收機(jī)位置計(jì)算模塊(201)、速度計(jì)算模塊(202)、地球-地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模塊(203)、方位和俯仰角計(jì)算模塊(204)、相對速度計(jì)算模塊(205)、多普勒計(jì)算模塊(206)和精度信息融合模塊(207)； 動態(tài)環(huán)境參數(shù)記錄單元(30)通過在計(jì)算機(jī)的顯示器上以框圖參數(shù)的形式展現(xiàn)給用戶； 信噪比提取單元(11)采用PRM方法對接收到的中頻信號R(tk)進(jìn)行處理，獲得載噪比

輸出給D-PLL-P模型(10)； GPS軟件接收機(jī)(12)首先采用基于鎖相環(huán)的跟蹤方式對接收到的中頻信號R(tk)進(jìn)行處理，分別獲得載波相位估計(jì)值

積分累加求和時(shí)間T、噪聲帶寬Bn、鎖相環(huán)環(huán)路階數(shù)n、鎖相環(huán)環(huán)路固有頻率ωn、鎖相環(huán)環(huán)路阻尼系數(shù)ξ、多普勒頻移估計(jì)值fdop和導(dǎo)航電文Dnav；然后GPS軟件接收機(jī)(12)輸出載波相位估計(jì)值

積分累加求和時(shí)間T，噪聲帶寬Bn，鎖相環(huán)環(huán)路階數(shù)n，鎖相環(huán)環(huán)路固有頻率ωn和鎖相環(huán)環(huán)路阻尼系數(shù)ξ給D-PLL-P模型(10)；GPS軟件接收機(jī)(12)輸出多普勒頻移估計(jì)值fdop、衛(wèi)星位置SS(xs，ys，zs)和衛(wèi)星速度VS(vsx，vsy，vsz)給D-PLL-F模型(20)； D-PLL-P模型(10)能夠克服GPS硬件接收機(jī)無法輸出跟蹤環(huán)路內(nèi)部參量的問題，從GPS軟件接收機(jī)跟蹤環(huán)路內(nèi)部參數(shù)對失鎖現(xiàn)象進(jìn)行分析和測試，利用GPS軟件接收機(jī)對GPS硬件接收機(jī)進(jìn)行了復(fù)現(xiàn)，能夠準(zhǔn)確的分析動態(tài)環(huán)境下的GPS硬件接收機(jī)跟蹤性能； D-PLL-F模型(20)能夠克服GPS硬件接收機(jī)無法輸出跟蹤環(huán)路內(nèi)部參量的問題，從GPS軟件接收機(jī)跟蹤環(huán)路內(nèi)部參數(shù)對精度下降現(xiàn)象進(jìn)行分析和測試，利用GPS軟件接收機(jī)對GPS硬件接收機(jī)進(jìn)行了復(fù)現(xiàn)，能夠準(zhǔn)確的分析動態(tài)環(huán)境下的GPS硬件接收機(jī)精度性能。
本發(fā)明是一種基于GPS軟件接收機(jī)的GPS硬件接收機(jī)動態(tài)環(huán)境性能測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于 ①本發(fā)明提出的測試系統(tǒng)能夠在地面條件下對GPS的可用性和精度進(jìn)行測試，省時(shí)省力，并且大大降低了測試成本。
②本發(fā)明提出的測試系統(tǒng)利用三軸轉(zhuǎn)臺提供動態(tài)環(huán)境(俯仰、橫滾、航向)，能夠?yàn)樘炀€在動態(tài)環(huán)境下接收衛(wèi)星信號提供動態(tài)基礎(chǔ)。
③本發(fā)明設(shè)置的中頻采樣器將動態(tài)環(huán)境下的天線輸出信號進(jìn)行處理，從而輸出中頻信息R(tk)給GPS軟件接收機(jī)、D-PLL-P模型和D-PLL-F模型。
④本發(fā)明采用GPS軟件接收機(jī)對中頻信息R(tk)進(jìn)行分析，在分析過程中能夠顯示跟蹤環(huán)路內(nèi)部各參量，復(fù)現(xiàn)了GPS硬件接收機(jī)無法提供內(nèi)部各運(yùn)行參量。
⑤本發(fā)明D-PLL-P模型的設(shè)計(jì)是基于相位誤差分析方法，在對各路信息的處理中，充分考慮了動態(tài)環(huán)境、噪聲和相位誤差的關(guān)系。
⑥本發(fā)明D-PLL-F模型的設(shè)計(jì)是基于多普勒頻移誤差的分析方法，在對各路信息的處理中，充分考慮了動態(tài)環(huán)境、接收機(jī)位置和多普勒頻移誤差的關(guān)系。
⑦本發(fā)明從整體系統(tǒng)來看，利用接收到的真實(shí)衛(wèi)星信號數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，并由三軸轉(zhuǎn)臺提供動態(tài)環(huán)境，能夠較好地復(fù)現(xiàn)真實(shí)的動態(tài)環(huán)境下的運(yùn)行狀況。
⑧本發(fā)明設(shè)計(jì)的測試系統(tǒng)從接收機(jī)跟蹤環(huán)路為基礎(chǔ)進(jìn)行內(nèi)部參數(shù)顯示，并對接收機(jī)的可用性和精度進(jìn)行分析。對分析得到的評價(jià)參數(shù)能夠?qū)PS硬件接收機(jī)的改進(jìn)提出合理的指導(dǎo)參數(shù)。



圖1是本發(fā)明基于GPS軟件接收機(jī)的GPS硬件接收機(jī)動態(tài)環(huán)境性能測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是三軸轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)簡示圖。
圖3是本發(fā)明參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
圖4是本發(fā)明參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊中D-PLL-P模型的結(jié)構(gòu)框圖。
圖5是本發(fā)明參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊中D-PLL-F模型的結(jié)構(gòu)框圖。
圖6是本發(fā)明參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊中動態(tài)環(huán)境參數(shù)記錄單元的界面。
圖7A是外框轉(zhuǎn)速0度/秒條件下GPS硬件接收機(jī)參數(shù)對應(yīng)的載波環(huán)相位誤差估計(jì)值。
圖7B是外框轉(zhuǎn)速30度/秒條件下GPS硬件接收機(jī)參數(shù)對應(yīng)的載波環(huán)相位誤差估計(jì)值。
圖7C是外框轉(zhuǎn)速120度/秒條件下GPS硬件接收機(jī)參數(shù)對應(yīng)的載波環(huán)相位誤差估計(jì)值。
圖7D是外框轉(zhuǎn)速270度/秒條件下GPS硬件接收機(jī)參數(shù)對應(yīng)的載波環(huán)相位誤差估計(jì)值。
圖8A是外框轉(zhuǎn)速0度/秒條件下GPS軟件接收機(jī)第一組參數(shù)對應(yīng)的載波環(huán)相位誤差估計(jì)值。
圖8B是外框轉(zhuǎn)速30度/秒條件下GPS軟件接收機(jī)第一組參數(shù)對應(yīng)的載波環(huán)相位誤差估計(jì)值。
圖8C是外框轉(zhuǎn)速120度/秒條件下GPS軟件接收機(jī)第一組參數(shù)對應(yīng)的載波環(huán)相位誤差估計(jì)值。
圖8D是外框轉(zhuǎn)速270度/秒條件下GPS軟件接收機(jī)第一組參數(shù)對應(yīng)的載波環(huán)相位誤差估計(jì)值。
圖9A是外框轉(zhuǎn)速0度/秒條件下GPS軟件接收機(jī)第二組參數(shù)對應(yīng)的載波環(huán)相位誤差估計(jì)值。
圖9B是外框轉(zhuǎn)速30度/秒條件下GPS軟件接收機(jī)第二組參數(shù)對應(yīng)的載波環(huán)相位誤差估計(jì)值。
圖9C是外框轉(zhuǎn)速120度/秒條件下GPS軟件接收機(jī)第二組參數(shù)對應(yīng)的載波環(huán)相位誤差估計(jì)值。
圖9D是外框轉(zhuǎn)速270度/秒條件下GPS軟件接收機(jī)第二組參數(shù)對應(yīng)的載波環(huán)相位誤差估計(jì)值。

具體實(shí)施例方式 下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明的一種基于GPS軟件接收機(jī)的GPS硬件接收機(jī)動態(tài)環(huán)境性能測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有硬件測試平臺和參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊1。
參見圖1、圖2所示，硬件測試平臺包括有三軸轉(zhuǎn)臺2、天線3、中頻采樣器4和計(jì)算機(jī)，天線3安裝在三軸轉(zhuǎn)臺2的負(fù)載臺24上，天線3與計(jì)算機(jī)之間設(shè)置有中頻采樣器4。參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊1存儲在計(jì)算機(jī)的硬盤中。
在本發(fā)明中，計(jì)算機(jī)是一種能夠按照事先存儲的程序，自動、高速地進(jìn)行大量數(shù)值計(jì)算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。其最低配置為CPU2.53GHz，內(nèi)存1GB，硬盤40GB；操作系統(tǒng)為windows 2000/2003/XP。
在本發(fā)明中，天線3用于接收導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的L1頻帶信號RL1，并將該L1頻帶信號RL1輸出給中頻采樣器4。
在本發(fā)明中，中頻采樣器4對接收到的L1頻帶信號RL1進(jìn)行下變頻和采樣處理，從而輸出中頻信號R(tk)給參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊1。
參見圖3所示，參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊1包括有動態(tài)環(huán)境參數(shù)記錄單元30、信噪比提取單元11、GPS軟件接收機(jī)12、D-PLL-P模型10和D-PLL-F模型20。
在本發(fā)明中，D-PLL-P模型10是指在動態(tài)環(huán)境下，GPS軟件接收機(jī)的載波相位誤差的融合模型。
在本發(fā)明中，D-PLL-F模型20是指在動態(tài)環(huán)境下，GPS軟件接收機(jī)的載波頻率誤差的融合模型。
動態(tài)環(huán)境參數(shù)記錄單元30 參見圖6所示，在本發(fā)明中，動態(tài)環(huán)境參數(shù)記錄單元30通過在計(jì)算機(jī)的顯示器上以框圖參數(shù)的形式展現(xiàn)給用戶。
該圖中包括有轉(zhuǎn)臺參數(shù)設(shè)置、轉(zhuǎn)臺姿態(tài)顯示、輸出中頻信號、跟蹤測量輸出和精度測量輸出。其中，轉(zhuǎn)臺參數(shù)設(shè)置有外框轉(zhuǎn)速ωψ、中框轉(zhuǎn)速ωθ、內(nèi)框轉(zhuǎn)速ωφ、負(fù)載臺臂長LP。轉(zhuǎn)臺姿態(tài)顯示有航向角ψ、俯仰角θ、橫滾角φ。在本發(fā)明中，負(fù)載臺臂長LP是指安裝在負(fù)載臺上的天線的安裝位置與負(fù)載臺中心點(diǎn)P之間的距離。
信噪比提取單元11 在本發(fā)明中，信噪比提取單元11采用PRM(Narrow-toWide Power RatioMethod)方法對接收到的中頻信號R(tk)進(jìn)行處理，獲得載噪比

輸出給D-PLL-P模型10。所述的載噪比其中，M表示累加數(shù)量，取值為5；T表示積分累加求和時(shí)間；表示寬帶信號的噪聲功率，表示窄帶信號的噪聲功率；IP表示中頻信號R(tk)的同相部分，QP中頻信號R(tk)的正交部分，i表示從1到M的取值。
GPS軟件接收機(jī)12 在本發(fā)明中，GPS軟件接收機(jī)12首先采用基于鎖相環(huán)的跟蹤方式對接收到的中頻信號R(tk)進(jìn)行處理，分別獲得載波相位估計(jì)值

積分累加求和時(shí)間T、噪聲帶寬Bn、鎖相環(huán)環(huán)路階數(shù)n、鎖相環(huán)環(huán)路固有頻率ωn、鎖相環(huán)環(huán)路阻尼系數(shù)ξ、多普勒頻移估計(jì)值fdop和導(dǎo)航電文Dnav；然后GPS軟件接收機(jī)12輸出第一路參量12-1給D-PLL-P模型10進(jìn)行繼續(xù)處理；GPS軟件接收機(jī)12輸出第二路參量12-2給D-PLL-F模型20進(jìn)行繼續(xù)處理。
第一路參量12-1包括有載波相位估計(jì)值

積分累加求和時(shí)間T，噪聲帶寬Bn，鎖相環(huán)環(huán)路階數(shù)n，鎖相環(huán)環(huán)路固有頻率ωn和鎖相環(huán)環(huán)路阻尼系數(shù)ξ。
在本發(fā)明中，第二路參量12-2包括有多普勒頻移估計(jì)值fdop、衛(wèi)星位置SS(xs，ys，zs)和衛(wèi)星速度VS(vsx，vsy，vsz)。其中，衛(wèi)星位置SS(xs，ys，zs)和衛(wèi)星速度VS(vsx，vsy，vsz)采用子幀識別和奇偶校驗(yàn)對導(dǎo)航電文Dnav進(jìn)行處理，獲得對應(yīng)編號衛(wèi)星的導(dǎo)航子幀數(shù)據(jù)；然后采用星歷解算對導(dǎo)航子幀數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得衛(wèi)星位置SS(xs，ys，zs)和衛(wèi)星速度VS(vsx，vsy，vsz)。
衛(wèi)星位置SS(xs，ys，zs)中的xs表示地球坐標(biāo)系下衛(wèi)星位置在X軸上的投影，ys表示地球坐標(biāo)系下衛(wèi)星位置在Y軸上的投影，zs表示地球坐標(biāo)系下衛(wèi)星位置在Z軸上的投影。
衛(wèi)星速度VS(vsx，vsy，vsz)中的vsx表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星速度在X軸上的投影，vsy表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星速度在Y軸上的投影，vsz表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星速度在Z軸上的投影。
D-PLL-P模型10 在本發(fā)明中，D-PLL-P模型10包括有熱噪聲標(biāo)誤差計(jì)算模塊101、接收機(jī)加速度計(jì)算模塊102、加加速度計(jì)算模塊103、動態(tài)相位誤差計(jì)算模塊104和跟蹤信息融合模塊105。
熱噪聲誤差計(jì)算模塊101采用熱噪聲誤差模型對接收到的T、Bn和

進(jìn)行處理，從而輸出熱噪聲誤差Δφt給跟蹤信息融合模塊105。
接收機(jī)加速度計(jì)算模塊102采用基于轉(zhuǎn)臺激勵(lì)的接收機(jī)加速度模型對接收到的動態(tài)環(huán)境下參數(shù)Din進(jìn)行處理，從而輸出接收機(jī)加速度AU(aux，auy，auz)給動態(tài)相位誤差計(jì)算模塊104。所述的接收機(jī)加速度AU(aux，auy，auz)中aux表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加速度在X軸上的投影，auy表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加速度在Y軸上的投影，auz表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加速度在Z軸上的投影，表示對矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置運(yùn)算，

表示vxn的一階導(dǎo)數(shù)，

表示vyn的一階導(dǎo)數(shù)，

表示vzn的一階導(dǎo)數(shù)。
在本發(fā)明中，基于轉(zhuǎn)臺激勵(lì)的接收機(jī)加速度模型中，L為接收機(jī)的緯度，λ為接收機(jī)的經(jīng)度，為地理坐標(biāo)系下由接收機(jī)的速度，由 求解得 到，模型中ωie為地球自轉(zhuǎn)角速度(取值為15°/h)，Re為地球平均半徑(取值為6378.393km)，g為重力加速度(取值為9.8m/s2)，LP表示負(fù)載臺臂長，t表示動態(tài)參數(shù)輸出的時(shí)刻，ωψ表示三軸轉(zhuǎn)臺外框轉(zhuǎn)速，ψ表示三軸轉(zhuǎn)臺外框輸出的航向角，ωθ表示三軸轉(zhuǎn)臺中框轉(zhuǎn)速，θ表示三軸轉(zhuǎn)臺中框輸出的俯仰角，ωφ表示三軸轉(zhuǎn)臺內(nèi)框轉(zhuǎn)速，φ表示三軸轉(zhuǎn)臺內(nèi)框輸出的橫滾角。
加加速度計(jì)算模塊103采用基于轉(zhuǎn)臺激勵(lì)的接收機(jī)加加速度模型對接收到的動態(tài)環(huán)境下參數(shù)Din進(jìn)行處理，從而輸出接收機(jī)加加速度GU(gux，guy，guz)給動態(tài)相位誤差計(jì)算模塊104。所述的接收機(jī)加加速度GU(gux，guy，guz)中g(shù)ux表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加加速度在X軸上的投影，guy表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加加速度在Y軸上的投影，guz表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加加速度在Z軸上的投影，表示對矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置運(yùn)算，

表示vxn的二階導(dǎo)數(shù)，

表示vyn的二階導(dǎo)數(shù)，

表示vzn的二階導(dǎo)數(shù)。
在本發(fā)明中，基于轉(zhuǎn)臺激勵(lì)的接收機(jī)加加速度模型中，L為接收機(jī)的緯度，λ為接收機(jī)的經(jīng)度，為地理坐標(biāo)系下由接收機(jī)的速度，由 求解得 到，模型中ωie為地球自轉(zhuǎn)角速度(取值為15°/h)，Re為地球平均半徑(取值為6378.393km)，g為重力加速度(取值為9.8m/s2)，LP表示負(fù)載臺臂長，t表示動態(tài)參數(shù)輸出的時(shí)刻，ωψ表示三軸轉(zhuǎn)臺外框轉(zhuǎn)速，ψ表示三軸轉(zhuǎn)臺外框輸出的航向角，ωθ表示三軸轉(zhuǎn)臺中框轉(zhuǎn)速，θ表示三軸轉(zhuǎn)臺中框輸出的俯仰角，ωφ表示三軸轉(zhuǎn)臺內(nèi)框轉(zhuǎn)速，φ表示三軸轉(zhuǎn)臺內(nèi)框輸出的橫滾角。
動態(tài)相位誤差計(jì)算模塊104采用基于鎖相環(huán)的相位誤差模型對接收到的n、ωn、ξ、AU(aux，auy，auz)、GU(gux，guy，guz)、AZ和EL進(jìn)行處理，從而輸出動態(tài)相位誤差Δφd給跟蹤信息融合模塊105。
在本發(fā)明中，采用基于鎖相環(huán)的相位誤差計(jì)算模型 中，AZ表示衛(wèi)星方位角，EL表示衛(wèi)星仰角，aux表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加速度在X軸上的投影，auy表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加速度在Y軸上的投影，auz表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加速度在Z軸上的投影，gux表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加加速度在X軸上的投影，guy表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加加速度在Y軸上的投影，guz表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加加速度在Z軸上的投影，n表示鎖相環(huán)環(huán)路階數(shù)。
跟蹤信息融合模塊105采用閾值比較和判斷模型

對接收到的

Δφt和Δφd進(jìn)行處理，從而輸出跟蹤測量值。
在本發(fā)明中，閾值比較和判斷模型

中，

表示載波相位估計(jì)值，Δφt表示熱噪聲誤差，Δφd表示動態(tài)相位誤差，Δφ表示相位誤差計(jì)算值，此處的失鎖是指跟蹤環(huán)路結(jié)果發(fā)散不收斂。
在本發(fā)明中，D-PLL-P模型10能夠克服硬件接收機(jī)無法輸出跟蹤環(huán)路內(nèi)部參量的問題，從GPS軟件接收機(jī)跟蹤環(huán)路內(nèi)部參數(shù)對失鎖現(xiàn)象進(jìn)行分析和測試，利用GPS軟件接收機(jī)對GPS硬件接收機(jī)進(jìn)行了復(fù)現(xiàn)，能夠準(zhǔn)確的分析動態(tài)環(huán)境下的GPS硬件接收機(jī)跟蹤性能。
D-PLL-F模型20 在本發(fā)明中，D-PLL-F模型20包括有接收機(jī)位置計(jì)算模塊201、速度計(jì)算模塊202、地球-地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模塊203、方位和俯仰角計(jì)算模塊204、相對速度計(jì)算模塊205、多普勒計(jì)算模塊206和精度信息融合模塊207。
接收機(jī)位置計(jì)算模塊201采用基于轉(zhuǎn)臺激勵(lì)的接收機(jī)位置模型對接收到的動態(tài)環(huán)境下參數(shù)din進(jìn)行處理，從而輸出接收機(jī)位置SU(su，yu，zu)給地球-地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模塊203。所述的接收機(jī)位置SU(xu，yu，zu)中，xu表示地球坐標(biāo)系下接收機(jī)在X軸的位置，yu表示地球坐標(biāo)系下接收機(jī)在Y軸的位置，zu表示地球坐標(biāo)系下接收機(jī)在Z軸的位置，表示對矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置運(yùn)算，∫0tvxndt表示vxn從0到t的積分，∫0tvyndt表示vyn從0到t的積分，∫0tvzndt表示vzn從0到t的積分。
在本發(fā)明中，基于轉(zhuǎn)臺激勵(lì)的接收機(jī)位置模型中，L為接收機(jī)的緯度，λ為接收機(jī)的經(jīng)度，為地理坐標(biāo)系下接收機(jī)的速度，由 求解得到 模型中ωie為地球自轉(zhuǎn)角速度(取值為15°/h)，Re為地球平均半徑(取值為6378.393km)，g為重力加速度(取值為9.8m/s2)，LP表示負(fù)載臺臂長，t表示動態(tài)參數(shù)輸出的時(shí)刻，ωψ表示三軸轉(zhuǎn)臺外框轉(zhuǎn)速，ψ表示三軸轉(zhuǎn)臺外框輸出的航向角，ωθ表示三軸轉(zhuǎn)臺中框轉(zhuǎn)速，θ表示三軸轉(zhuǎn)臺中框輸出的俯仰角，ωφ表示三軸轉(zhuǎn)臺內(nèi)框轉(zhuǎn)速，φ表示三軸轉(zhuǎn)臺內(nèi)框輸出的橫滾角。
速度計(jì)算模塊202采用基于轉(zhuǎn)臺激勵(lì)的接收機(jī)速度模型對接收到的動態(tài)環(huán)境下參數(shù)Din進(jìn)行處理，從而輸出接收機(jī)速度VU(vux，vuy，vuz)給相對速度計(jì)算模塊205。所述的VU(vux，uvy，vuz)中vux表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)速度在X軸上的投影，vuy表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)速度在Y軸上的投影，vuz表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)速度在Z軸上的投影，表示對矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置運(yùn)算。
在本發(fā)明中，基于轉(zhuǎn)臺激勵(lì)的接收機(jī)速度模型中，L為接收機(jī)的緯度，λ為接收機(jī)的經(jīng)度，為地理坐標(biāo)系下由接收機(jī)的速度，由 求解得到 模型中ωie為地球自轉(zhuǎn)角速度(取值為15°/h)，Re為地球平均半徑(取值為6378.393km)，g為重力加速度(取值為9.8m/s2)，LP表示負(fù)載臺臂長，t表示動態(tài)參數(shù)輸出的時(shí)刻，ωψ表示三軸轉(zhuǎn)臺外框轉(zhuǎn)速，ψ表示三軸轉(zhuǎn)臺外框輸出的航向角，ωθ表示三軸轉(zhuǎn)臺中框轉(zhuǎn)速，θ表示三軸轉(zhuǎn)臺中框輸出的俯仰角，ωφ表示三軸轉(zhuǎn)臺內(nèi)框轉(zhuǎn)速，φ表示三軸轉(zhuǎn)臺內(nèi)框輸出的橫滾角。
地球-地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模塊203采用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型對接收到的SU(xu，yu，zu)和SS(xs，ys，zs)進(jìn)行處理，從而輸出地理坐標(biāo)系下的衛(wèi)星相對接收機(jī)的位置SU1(E，N，U)給方位和仰角計(jì)算模塊204。
在本發(fā)明中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型 中，L為緯度，通過迭代計(jì)算得到，ep為地球地球偏心率(取值為1/297)，表示對矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置運(yùn)算。
方位和仰角計(jì)算模塊204采用衛(wèi)星方位角模型和衛(wèi)星仰角模型對接收到的SU1(E，N，U)進(jìn)行處理，從而輸出方位角AZ和仰角EL給多普勒計(jì)算模塊206和D-PLL-P模型10中的動態(tài)相位誤差計(jì)算模塊104。
在本發(fā)明中，角度計(jì)算模型模型和中，E表示在地理坐標(biāo)系下衛(wèi)星與接收機(jī)相對位置在X軸上的投影，N表示在地理坐標(biāo)系下衛(wèi)星與接收機(jī)相對位置在Y軸上的投影，U表示在地理坐標(biāo)系下衛(wèi)星與接收機(jī)相對位置在Z軸上的投影。
相對速度計(jì)算模塊205采用相對速度計(jì)算模型對接收到的VU(vux，vuy，vuz)和VS(vsx，vsy，vsz)進(jìn)行處理，從而輸出衛(wèi)星與接收機(jī)的相對速度VD(vdx，vdy，vdz)給多普勒計(jì)算模塊206，所述的VD(vdx，vdy，vdz)中，vdx表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星與接收機(jī)相對速度在X軸上的投影，vdy表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星與接收機(jī)相對速度在Y軸上的投影，vdz表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星與接收機(jī)相對速度在Z軸上的投影。
在本發(fā)明中，相對速度計(jì)算模型中，vux表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)速度在X軸上的投影，vuy表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)速度在Y軸上的投影，vuz表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)速度在Z軸上的投影，vsx表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星速度在X軸上的投影，vsy表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星速度在Y軸上的投影，vsz表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星速度在Z軸上的投影。
多普勒計(jì)算模塊206采用多普勒計(jì)算模型對接收到的AZ、EL和VD(vdx，vdy，vdz)進(jìn)行處理，從而輸出多普勒計(jì)算值fd_hat給精度信息融合模塊207。
在本發(fā)明中，多普勒計(jì)算模型中，vdx表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星與接收機(jī)相對速度在X軸上的投影，vdy表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星與接收機(jī)相對速度在Y軸上的投影，vdz表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星與接收機(jī)相對速度在Z軸上的投影，AZ表示衛(wèi)星方位角，EL表示衛(wèi)星仰角，fL1表示L1頻帶的中心頻率(取值為1575.42MHz)，c表示光速(取值為299，792，458m/s)。
精度信息融合模塊207采用方差分析模型OUT2＝∑(fdop-fd_hat)2對接收到的fdop和fd_hat進(jìn)行處理，從而輸出精度測量值。
本發(fā)明中，方差分析模型OUT2＝∑(fdop-fd_hat)2中，fd_hat表示多普勒計(jì)算值，fdop表示多普勒頻移估計(jì)值。
在本發(fā)明中，D-PLL-F模型20能夠克服GPS硬件接收機(jī)無法輸出跟蹤環(huán)路內(nèi)部參量的問題，從GPS軟件接收機(jī)跟蹤環(huán)路內(nèi)部參數(shù)對精度下降現(xiàn)象進(jìn)行分析和測試，利用GPS軟件接收機(jī)對GPS硬件接收機(jī)進(jìn)行了復(fù)現(xiàn)，能夠準(zhǔn)確的分析動態(tài)環(huán)境下的GPS硬件接收機(jī)精度性能。
在本發(fā)明中，三軸轉(zhuǎn)臺2選用航天一院102所生產(chǎn)的ATS5000高精度三軸速率位置測試臺。該三軸轉(zhuǎn)臺2的簡示圖如圖2所示，內(nèi)框21與中框22通過第一轉(zhuǎn)軸26連接；中框22與外框23通過第二轉(zhuǎn)軸27連接；外框23通過第三轉(zhuǎn)軸28連接在底座25上；天線3安裝在負(fù)載臺24上，且置于負(fù)載臺24的右邊。其中，內(nèi)框21繞y軸轉(zhuǎn)動，中框22繞x軸轉(zhuǎn)動，外框23繞z軸轉(zhuǎn)動，負(fù)載臺24的中心點(diǎn)為轉(zhuǎn)動中心點(diǎn)p。所述的三軸轉(zhuǎn)臺2能夠提供的最大轉(zhuǎn)速為400°/s。
在本發(fā)明中，天線3選用接口為SMA型號，3.3VDC的有源天線。
在本發(fā)明中，中頻采樣器4選用北京東方聯(lián)星科技有限公司生產(chǎn)的New Star210A型號GPS中頻采樣器。該GPS中頻采樣器的性能指標(biāo)有接收信號GPS L1頻帶信號(中心頻率為1575.42MHz)、測距碼為C/A碼、信號帶寬為2.4MHz、采樣頻率為16MHz、采樣寬度為2bit。
在本發(fā)明中，GPS接收機(jī)性能分析單元1是基于Microsoft Visual C++6.0和Matlab r2007b平臺開發(fā)的，其功能結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。
實(shí)施例 在實(shí)施例中，負(fù)載臺臂長LP選取為0.9m，三軸轉(zhuǎn)臺外框轉(zhuǎn)速ωψ分別取四種情況0°/s、30°/s、120°/s、270°/s，每種轉(zhuǎn)速對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，外框轉(zhuǎn)速均為恒定值。三軸轉(zhuǎn)臺中框轉(zhuǎn)速ωθ為恒定值0°/s，三軸轉(zhuǎn)臺內(nèi)框轉(zhuǎn)速ωφ為恒定值0°/s。轉(zhuǎn)臺姿態(tài)的航向角ψ為實(shí)時(shí)輸出數(shù)據(jù)，俯仰角θ為實(shí)時(shí)輸出數(shù)據(jù)，橫滾角φ為實(shí)時(shí)輸出數(shù)據(jù)。實(shí)施例中選用的GPS硬件接收機(jī)是基于偽碼測距的導(dǎo)航型接收機(jī)，載波跟蹤環(huán)路為鎖相環(huán)，濾波器階數(shù)n為二階，噪聲帶寬Bn為10Hz，積分求和時(shí)間為1ms。在同一顆衛(wèi)星的參數(shù)條件下，采用本發(fā)明的測試系統(tǒng)在動態(tài)環(huán)境下進(jìn)行分析比較。應(yīng)用上述參數(shù)可得到的跟蹤測量參數(shù)和精度測量參數(shù)如圖7A、圖7B、圖7C、圖7D、表1和表2所示。
表1載波環(huán)相位誤差計(jì)算值(單位°) 表2不同動態(tài)對應(yīng)的多普勒頻移誤差(單位Hz) 為了更好的與GPS硬件接收機(jī)進(jìn)行比較，在實(shí)施例中，對GPS軟件接收機(jī)選取的兩組參數(shù)在D-PLL-P模型10和D-PLL-F模型20進(jìn)行處理，其處理結(jié)果如圖8A、圖8B、圖8C、圖8D、圖9A、圖9B、圖9C、圖9D、表3和表4所示。
表3兩種軟件接收機(jī)設(shè)置對應(yīng)的載波環(huán)相位誤差計(jì)算值(單位°) 表4兩種軟件接收機(jī)設(shè)置對應(yīng)的多普勒頻移誤差(單位Hz) 第一組參數(shù)為濾波器階數(shù)n為二階，噪聲帶寬Bn為20Hz，積分求和時(shí)間為1ms。
第二組參數(shù)為濾波器階數(shù)n為三階，噪聲帶寬Bn為10Hz，積分求和時(shí)間為1ms。
通過圖7A、圖7B、圖7C、圖7D、表1和表2與圖8A、圖8B、圖8C、圖8D、圖9A、圖9B、圖9C、圖9D、表3和表4相比較可知，利用GPS軟件接收機(jī)分析的兩種參數(shù)配置均能解決失鎖現(xiàn)象，說明本發(fā)明提出的方案能夠?qū)PS硬件接收機(jī)參數(shù)的選取提供指導(dǎo)。
實(shí)施例是本發(fā)明的一種簡單實(shí)現(xiàn)方式，當(dāng)對接收機(jī)的動態(tài)環(huán)境設(shè)置，需要外框、中礦、內(nèi)框同時(shí)存在轉(zhuǎn)速時(shí)，本發(fā)明的處理方式與實(shí)施例相同。
本發(fā)明能夠正確的評價(jià)接收機(jī)動態(tài)環(huán)境下的跟蹤性能和精度。本方法基于轉(zhuǎn)臺和計(jì)算機(jī)分析的GPS接收機(jī)動態(tài)性能檢測，利用GPS軟件接收機(jī)靈活的特性，復(fù)現(xiàn)硬件接收機(jī)，能夠通過轉(zhuǎn)臺實(shí)驗(yàn)對接收機(jī)動態(tài)性能進(jìn)行正確的測試，能夠有效的對接收機(jī)的跟蹤性能和精度進(jìn)行測試，同時(shí)能夠給硬件接收機(jī)的參數(shù)設(shè)計(jì)給出參考。
權(quán)利要求
1.一種基于GPS軟件接收機(jī)的GPS硬件接收機(jī)動態(tài)環(huán)境性能測試系統(tǒng)，包括有計(jì)算機(jī)，其特征在于還包括有硬件測試平臺和參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊(1)，參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊
(1)存儲在計(jì)算機(jī)的硬盤中；
所述的硬件測試平臺包括有三軸轉(zhuǎn)臺(2)、天線(3)、中頻采樣器(4)，天線(3)安裝在三軸轉(zhuǎn)臺(2)的內(nèi)框上，天線(3)與計(jì)算機(jī)之間設(shè)置有中頻采樣器(4)；天線(3)用于接收導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的L1頻帶信號RL1，并將該L1頻帶信號RL1輸出給中頻采樣器(4)，中頻采樣器(4)對接收到的L1頻帶信號RL1進(jìn)行下變頻和采樣處理，從而輸出中頻信號R(tk)給參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊(1)；
所述的參數(shù)復(fù)現(xiàn)模塊(1)包括有動態(tài)環(huán)境參數(shù)記錄單元(30)、信噪比提取單元(11)、GPS軟件接收機(jī)(12)、D-PLL-P模型(10)和D-PLL-F模型(20)；D-PLL-P模型(10)包括有熱噪聲標(biāo)誤差計(jì)算模塊(101)、接收機(jī)加速度計(jì)算模塊(102)、加加速度計(jì)算模塊(103)、動態(tài)相位誤差計(jì)算模塊(104)和跟蹤信息融合模塊(105)；D-PLL-F模型(20)包括有接收機(jī)位置計(jì)算模塊(201)、速度計(jì)算模塊(202)、地球-地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模塊(203)、方位和俯仰角計(jì)算模塊(204)、相對速度計(jì)算模塊(205)、多普勒計(jì)算模塊(206)和精度信息融合模塊(207)；
動態(tài)環(huán)境參數(shù)記錄單元(30)通過在計(jì)算機(jī)的顯示器上以框圖參數(shù)的形式展現(xiàn)給用戶；
信噪比提取單元(11)采用PRM方法對接收到的中頻信號R(tk)進(jìn)行處理，獲得載噪比
輸出給D-PLL-P模型(10)；
GPS軟件接收機(jī)(12)首先采用基于鎖相環(huán)的跟蹤方式對接收到的中頻信號R(tk)進(jìn)行處理，分別獲得載波相位估計(jì)值
積分累加求和時(shí)間T、噪聲帶寬Bn、鎖相環(huán)環(huán)路階數(shù)n、鎖相環(huán)環(huán)路固有頻率ωn、鎖相環(huán)環(huán)路阻尼系數(shù)ξ、多普勒頻移估計(jì)值fdop和導(dǎo)航電文Dnav；然后GPS軟件接收機(jī)(12)輸出載波相位估計(jì)值
積分累加求和時(shí)間T，噪聲帶寬Bn，鎖相環(huán)環(huán)路階數(shù)n，鎖相環(huán)環(huán)路固有頻率ωn和鎖相環(huán)環(huán)路阻尼系數(shù)ξ給D-PLL-P模型(10)；GPS軟件接收機(jī)(12)輸出多普勒頻移估計(jì)值fdop、衛(wèi)星位置SS(xs，ys，zs)和衛(wèi)星速度VS(vsx，vsy，vsz)給D-PLL-F模型(20)；
D-PLL-P模型(10)能夠克服GPS硬件接收機(jī)無法輸出跟蹤環(huán)路內(nèi)部參量的問題，從GPS軟件接收機(jī)跟蹤環(huán)路內(nèi)部參數(shù)對失鎖現(xiàn)象進(jìn)行分析和測試，利用GPS軟件接收機(jī)對GPS硬件接收機(jī)進(jìn)行了復(fù)現(xiàn)，能夠準(zhǔn)確的分析動態(tài)環(huán)境下的GPS硬件接收機(jī)跟蹤性能；
D-PLL-F模型(20)能夠克服GPS硬件接收機(jī)無法輸出跟蹤環(huán)路內(nèi)部參量的問題，從GPS軟件接收機(jī)跟蹤環(huán)路內(nèi)部參數(shù)對精度下降現(xiàn)象進(jìn)行分析和測試，利用GPS軟件接收機(jī)對GPS硬件接收機(jī)進(jìn)行了復(fù)現(xiàn)，能夠準(zhǔn)確的分析動態(tài)環(huán)境下的GPS硬件接收機(jī)精度性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS軟件接收機(jī)的GPS硬件接收機(jī)動態(tài)環(huán)境性能測試系統(tǒng)，其特征在于載噪比中，M表示累加數(shù)量，取值為5；T表示積分累加求和時(shí)間；表示寬帶信號的噪聲功率，表示窄帶信號的噪聲功率；IP表示中頻信號R(tk)的同相部分，QP中頻信號R(tk)的正交部分，i表示從1到M的取值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS軟件接收機(jī)的GPS硬件接收機(jī)動態(tài)環(huán)境性能測試系統(tǒng)，其特征在于D-PLL-P模型(10)的處理步驟為熱噪聲誤差計(jì)算模塊(101)采用熱噪聲誤差模型對接收到的T、Bn和
進(jìn)行處理，從而輸出熱噪聲誤差Δφi給跟蹤信息融合模塊(105)；
接收機(jī)加速度計(jì)算模塊(102)采用基于轉(zhuǎn)臺激勵(lì)的接收機(jī)加速度模型對接收到的動態(tài)環(huán)境下參數(shù)Din進(jìn)行處理，從而輸出接收機(jī)加速度AU(aux，auy，auz)給動態(tài)相位誤差計(jì)算模塊(104)；所述的接收機(jī)加速度AU(aux，auy，auz)中aux表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加速度在X軸上的投影，auy表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加速度在Y軸上的投影，auz表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加速度在Z軸上的投影，表示對矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置運(yùn)算，
表示vxn的一階導(dǎo)數(shù)，
表示vyn的一階導(dǎo)數(shù)，
表示vzn的一階導(dǎo)數(shù)；
加加速度計(jì)算模塊(103)采用基于轉(zhuǎn)臺激勵(lì)的接收機(jī)加加速度模型對接收到的動態(tài)環(huán)境下參數(shù)Din進(jìn)行處理，從而輸出接收機(jī)加加速度GU(gux，guy，guz)給動態(tài)相位誤差計(jì)算模塊(104)；所述的接收機(jī)加加速度GU(gux，guy，guz)中g(shù)ux表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加加速度在X軸上的投影，guy表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加加速度在Y軸上的投影，guz表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)加加速度在Z軸上的投影，表示對矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置運(yùn)算，
表示vxn的二階導(dǎo)數(shù)，
表示vyn的二階導(dǎo)數(shù)，
表示vzn的二階導(dǎo)數(shù)；
動態(tài)相位誤差計(jì)算模塊(104)采用基于鎖相環(huán)的相位誤差模型對接收到的n、ωn、ξ、AU(aux，auy，auz)、GU(gux，guy，guz)、AZ和EL進(jìn)行處理，從而輸出動態(tài)相位誤差Δφd給跟蹤信息融合模塊(105)；
跟蹤信息融合模塊(105)采用閾值比較和判斷模型
對接收到的
Δφt和
Δφd進(jìn)行處理，從而輸出跟蹤測量值；
表示載波相位估計(jì)值；
Δφt表示熱噪聲誤差；
Δφd表示動態(tài)相位誤差；
Δφ表示相位誤差計(jì)算值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS軟件接收機(jī)的GPS硬件接收機(jī)動態(tài)環(huán)境性能測
試系統(tǒng)，其特征在于D-PLL-F模型(20)的處理步驟為
接收機(jī)位置計(jì)算模塊(201)采用基于轉(zhuǎn)臺激勵(lì)的接收機(jī)位置模型對接收到的動態(tài)環(huán)境下
參數(shù)Din進(jìn)行處理，從而輸出接收機(jī)位置SU(xu，yu，zu)給地球-地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模塊(203)；所述的接收機(jī)位置SU(xu，yu，zu)中，xu表示地球坐標(biāo)系下接收機(jī)在X軸的位置，yu表示地球坐標(biāo)系下接收機(jī)在Y軸的位置，zu表示地球坐標(biāo)系下接收機(jī)在Z軸的位置；L為接收機(jī)的緯度，λ為接收機(jī)的經(jīng)度，為地理坐標(biāo)系下接收機(jī)的速度，表示對矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置運(yùn)算，∫0tvxndt表示vxn從0到t的積分，∫0tvyndt表示vyn從0到t的積分，∫0tvzndt表示vzn從0到t的積分；
速度計(jì)算模塊(202)采用基于轉(zhuǎn)臺激勵(lì)的接收機(jī)速度模型對接收到的動態(tài)環(huán)境下參數(shù)Din進(jìn)行處理，從而輸出接收機(jī)速度VU(vux，vuy，vuz)給相對速度計(jì)算模塊(205)；所述的VU(vux，vuy，vuz)中vux表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)速度在X軸上的投影，vuy表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)速度在Y軸上的投影，vuz表示地球坐標(biāo)系下的接收機(jī)速度在Z軸上的投影，表示對矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置運(yùn)算；
地球-地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模塊(203)采用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型對接收到的SU(xu，yu，zu)和SS(xs，ys，zs)進(jìn)行處理，從而輸出地理坐標(biāo)系下的衛(wèi)星相對接收機(jī)的位置SU1(E，N，U)給方位和仰角計(jì)算模塊(204)；
方位和仰角計(jì)算模塊(204)采用衛(wèi)星方位角模型和衛(wèi)星仰角模型對接收到的SU1(E，N，U)進(jìn)行處理，從而輸出方位角AZ和仰角EL給多普勒計(jì)算模塊(206)和D-PLL-P模型(10)中的動態(tài)相位誤差計(jì)算模塊(104)；
相對速度計(jì)算模塊(205)采用相對速度計(jì)算模型對接收到的VU(vux，vuy，vuz)和VS(vsx，vsy，vsz)進(jìn)行處理，從而輸出衛(wèi)星與接收機(jī)的相對速度VD(vdx，vdy，vdz)給多普勒計(jì)算模塊(206)，所述的VD(vdx，vdy，vdz)中，vdx表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星與接收機(jī)相對速度在X軸上的投影，vdy表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星與接收機(jī)相對速度在Y軸上的投影，vdz表示地球坐標(biāo)系下的衛(wèi)星與接收機(jī)相對速度在Z軸上的投影；
多普勒計(jì)算模塊(206)采用多普勒計(jì)算模型對接收到的AZ、EL和VD(vdx，vdy，vdz)進(jìn)行處理，從而輸出多普勒計(jì)算值fd_hat給精度信息融合模塊(207)；
精度信息融合模塊(207)采用方差分析模型OUT2＝∑(fdop-fd_hat)2對接收到的fdop和fd_hat進(jìn)行處理，從而輸出精度測量值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于GPS軟件接收機(jī)的GPS硬件接收機(jī)動態(tài)環(huán)境性能測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過三軸轉(zhuǎn)臺提供動態(tài)環(huán)境參數(shù)Din，然后用中頻采樣器對安裝在三軸轉(zhuǎn)臺上的天線所獲取的衛(wèi)星信息進(jìn)行采樣后，輸出中頻信息R(tk)，最后通過GPS軟件接收機(jī)、D-PLL-P模型和D-PLL-F模型進(jìn)行解析，從而復(fù)現(xiàn)出GPS硬件接收機(jī)在動態(tài)環(huán)境下造成的失鎖、輸出精度低的問題，并且復(fù)現(xiàn)出的各個(gè)參數(shù)能夠?yàn)镚PS硬件接收機(jī)的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
文檔編號G01S1/02GK101713820SQ20091023624
公開日2010年5月26日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者富立, 王君, 王玲玲 申請人:北京航空航天大學(xué)