一種通信網(wǎng)絡(luò)輔助的北斗設(shè)備空間性能測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種北斗導(dǎo)航設(shè)備的空間性能測試系統(tǒng)和方法，特別是一種通訊網(wǎng) 絡(luò)輔助的北斗導(dǎo)航設(shè)備空間性能系統(tǒng)和測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 通信網(wǎng)絡(luò)輔助的北斗導(dǎo)航定位，是一種結(jié)合了衛(wèi)星信息和通信網(wǎng)絡(luò)信息對終端進 行定位的技術(shù)。在導(dǎo)航定位時不單純依賴北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，還能利用通信網(wǎng)絡(luò)傳輸 輔助定位信息，可以縮短首次定位時間，提高接收靈敏度。
[0003] 空間性能測試（Over-the-Air，0ΤΑ)能利用全電波暗室來測試設(shè)備的三維空間性 能，并且通過對自由空間、人頭、人手等不同狀態(tài)的測試，可以模擬人的操作對空間性能的 影響，因此空間性能測試對于評估通信網(wǎng)絡(luò)輔助的北斗設(shè)備性能有非常重要的意義。
[0004] 對于天線的空間性能，通常用總?cè)蜢`敏度（Total Isotropic Sensitivity, TIS)來衡量，反映天線的三維空間接收靈敏度性能。目前蜂窩通信天線和 AGPS天線的空間性能測試可以依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)《CTIA 3. 3, Test Plan for Wireless Device Over-the-Air Performance, 2013-10》進行測試，而對于通信網(wǎng)絡(luò)輔助的北斗設(shè)備，目前尚 無測試標(biāo)準(zhǔn)可參考。因此，現(xiàn)有的天線空間性能測試標(biāo)準(zhǔn)只能針對蜂窩通信天線和AGPS 天線，不針對通信網(wǎng)絡(luò)輔助的北斗天線。
[0005] 由于北斗接收機與GPS接收機在靈敏度上的差異等原因，在測試通信網(wǎng)絡(luò)輔助的 北斗設(shè)備空間性能時所設(shè)置的參數(shù)，特別是衛(wèi)星信號功率值等參數(shù)與AGPS空間性能測試 時設(shè)置必然不同。因此，不能直接應(yīng)用目前已有的AGPS空間性能測試標(biāo)準(zhǔn)來測試通信網(wǎng)絡(luò) 輔助的北斗設(shè)備空間性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對當(dāng)前缺乏通信網(wǎng)絡(luò)輔助的北斗設(shè)備空間性能方法和標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀，本發(fā)明的目 的是提供一種通信網(wǎng)絡(luò)輔助的北斗設(shè)備空間性能測試系統(tǒng)和測試方法。
[0007] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種通信網(wǎng)絡(luò)輔助的北斗設(shè)備空間性能測試系統(tǒng)， 包括用于模擬自由空間環(huán)境的全電波暗室，其特征在于：在全電波暗室內(nèi)安裝一轉(zhuǎn)臺，轉(zhuǎn) 臺上安放被測用戶機，同時，在全電波暗室內(nèi)安裝有測量天線和兩組通信天線，一組通信天 線是用于發(fā)射北斗衛(wèi)星信號的發(fā)射天線，另一組通信天線是用于收發(fā)移動網(wǎng)絡(luò)信號的收發(fā) 天線；
[0008] 北斗衛(wèi)星信號源聯(lián)接發(fā)射天線，用于模擬產(chǎn)生北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號，仿真衛(wèi)星運行 軌道、大氣時延誤差以及用戶運動軌跡，在實驗室條件下構(gòu)建導(dǎo)航接收終端仿真工作環(huán) 境；
[0009] 移動網(wǎng)絡(luò)模擬器聯(lián)接收發(fā)天線，用于模擬基站信號，發(fā)送輔助定位信息；
[0010] 轉(zhuǎn)臺控制器聯(lián)接轉(zhuǎn)臺，用于控制轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，測試被測用戶機在不同角度上的載噪 比、接收靈敏度指標(biāo)；
[0011] 綜合測試終端聯(lián)接北斗衛(wèi)星信號源、移動網(wǎng)絡(luò)模擬器、轉(zhuǎn)臺控制器和測試天線，用 于控制上述測試儀表和被測用戶機，分析測試結(jié)果。
[0012] 本發(fā)明一種通信網(wǎng)絡(luò)輔助的北斗設(shè)備空間性能測試方法，測試系統(tǒng)包括用于模擬 自由空間環(huán)境的全電波暗室，在全電波暗室內(nèi)安裝一轉(zhuǎn)臺，轉(zhuǎn)臺上安放被測用戶機，同時， 在全電波暗室內(nèi)安裝有測量天線和兩組通信天線，一組通信天線是用于發(fā)射北斗衛(wèi)星信號 的發(fā)射天線，另一組通信天線是用于收發(fā)移動網(wǎng)絡(luò)信號的收發(fā)天線；
[0013] 北斗衛(wèi)星信號源聯(lián)接發(fā)射天線，用于模擬產(chǎn)生北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號，仿真衛(wèi)星運行 軌道、大氣時延誤差以及用戶運動軌跡，在實驗室條件下構(gòu)建導(dǎo)航接收終端仿真工作環(huán) 境；
[0014] 移動網(wǎng)絡(luò)模擬器聯(lián)接收發(fā)天線，用于模擬基站信號，發(fā)送輔助定位信息；
[0015] 轉(zhuǎn)臺控制器聯(lián)接轉(zhuǎn)臺，用于控制轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，測試被測用戶機在不同角度上的載噪 比、接收靈敏度指標(biāo)；
[0016] 綜合測試終端聯(lián)接北斗衛(wèi)星信號源、移動網(wǎng)絡(luò)模擬器、轉(zhuǎn)臺控制器和測試天線，用 于控制上述測試儀表和被測用戶機，分析測試結(jié)果；
[0017] 測試步驟為：
[0018] 第一步，載噪比空間方向圖測試：首先設(shè)置第一場景參數(shù)，設(shè)置好參數(shù)后，轉(zhuǎn)臺控 制器控制轉(zhuǎn)臺開始轉(zhuǎn)動，測試系統(tǒng)獲得北斗設(shè)備在三維空間每個位置上的載噪比數(shù)值；
[0019] 第二步，載噪比空間方向圖線性化：將被測北斗設(shè)備置于上半球載噪比數(shù)值最大 的位置上，衛(wèi)星功率設(shè)置為一定數(shù)值，然后以IdB為步長逐漸降低，直到系統(tǒng)不能從終端得 到載噪比數(shù)值為止，記錄衛(wèi)星功率變化過程中功率數(shù)值與載噪比數(shù)值的對應(yīng)關(guān)系，得到一 組功率值和對應(yīng)的一組載噪比值；
[0020] 第三步，單點等效全向靈敏度測試：設(shè)置第二場景參數(shù)，然后，在上半球載噪比數(shù) 值最大的位置上，北斗衛(wèi)星功率以一定步長下降，在每個功率狀態(tài)下對被測北斗設(shè)備進行 定位；測試系統(tǒng)將定位結(jié)果與真實位置比較計算，獲得定位誤差；在每個功率狀態(tài)下進行 多次定位，獲得接收靈敏度為最好方向上的單點等效全向靈敏度；
[0021] 第四步，計算得到空間總?cè)蜢`敏度：根據(jù)第一步載噪比空間方向圖的測試結(jié)果、 第二步線性化的結(jié)果和第三步中最好方向上的單點等效全向靈敏度的測試結(jié)果，計算三維 球面上其他點的靈敏度；計算時，利用線性化結(jié)果，根據(jù)各個位置上的載噪比得到所對應(yīng)的 衛(wèi)星功率值，然后根據(jù)這個位置上的衛(wèi)星功率值和最好方向上的衛(wèi)星功率值的關(guān)系，計算 這個位置上的單點等效全向靈敏度；同理，計算所有位置上的單點等效全向靈敏度；然后 計算總?cè)蜢`敏度，公式如下：
[0022]
[0023] 其中，N為Theta方向上的間隔數(shù)，M為Phi方向上的間隔數(shù)，兩個數(shù)值都是偶數(shù)； EIS為球面上每個極化方式下各個位置上的單點等效全向靈敏度。
[0024] 本發(fā)明通過對測試系統(tǒng)整體設(shè)計和載噪比空間方向圖測試參數(shù)設(shè)置、單點等效全 向靈敏度測試參數(shù)設(shè)置，解決了通信網(wǎng)絡(luò)輔助的北斗設(shè)備空間性能測試難題，測試結(jié)果可 以反映設(shè)備在空間三維方向上的性能。
【附圖說明】
[0025] 圖1測試系統(tǒng)示意圖
【具體實施方式】
[0026] 通信網(wǎng)絡(luò)輔助的北斗設(shè)備空間性能測試借助全電波暗室進行測試，測試系統(tǒng)如圖 1所示。
[0027] 其中主要包括綜合測試終端、測量天線、兩組通信天線、北斗衛(wèi)星信號源、移動網(wǎng) 絡(luò)模擬器、轉(zhuǎn)臺控制器及微波暗室等。綜合測試終端用于控制測試儀表和被測用戶機，分 析測試結(jié)果等，通信天線一個用于發(fā)射北斗衛(wèi)星信號，一個用于收發(fā)移動網(wǎng)絡(luò)信號，北斗衛(wèi) 星信號源用于模擬產(chǎn)生北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號，仿真衛(wèi)星運行軌道、大氣時延誤差以及用戶運 動軌跡，在實驗室條件下構(gòu)建導(dǎo)航接收終端仿真工作環(huán)境，移動網(wǎng)絡(luò)模擬器用于模擬基站 信號，發(fā)送輔助定位信息，轉(zhuǎn)臺控制器控制轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，測試被測用戶機在不同角度上的載噪 比、接收靈敏度等指標(biāo)，全電波暗室用于模擬自由空間環(huán)境。測試步驟如下：
[0028] 第一步，載噪比空間方向圖測試
[0029] 載噪比空間方向圖測試時，場景參數(shù)設(shè)置如表1所示。設(shè)置好參數(shù)后，轉(zhuǎn)臺控制器 控制轉(zhuǎn)臺開始轉(zhuǎn)動，測試系統(tǒng)獲得北斗設(shè)備在三維空間每個位置上的載噪比數(shù)值。每個位 置上的載噪比都是通過對所有可見衛(wèi)星的載噪比作平均得到的，為了降低不確定度，必要 時可以在每個位置上重復(fù)測量多次，對多次的測量結(jié)果再進行平均。
[0030] 表1第一場景參數(shù)
[0033] 第二步，載噪比空間方向圖線性化
[0034] 將被測北斗設(shè)備放置在上半球載噪比數(shù)值最大的位置上，衛(wèi)星功率設(shè)置為一定數(shù) 值，然后以IdB為步長降低，一直到系統(tǒng)不能從終端得到載噪比數(shù)值為止，記錄衛(wèi)星功率變 化過程中功率數(shù)值與載噪比數(shù)值的對應(yīng)關(guān)系，所得到的是一組功率值和對應(yīng)的一組載噪比 值。
[0035] 載噪比數(shù)值可以通過多種不同方法獲得，如果被測設(shè)備支持，可以利用無線信號 上報給測試系統(tǒng)，