一種機(jī)動(dòng)車(chē)gnss測(cè)速儀的模擬測(cè)速檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于計(jì)量測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS測(cè)速儀的模擬測(cè)速檢測(cè)系 統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 導(dǎo)航隨著人類(lèi)社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)和軍事活動(dòng)的發(fā)生而產(chǎn)生，發(fā)展而發(fā)展。第二次世界 大戰(zhàn)及戰(zhàn)后時(shí)期形成的以陸基無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)為主的混合體對(duì)人類(lèi)社會(huì)的繁榮與進(jìn)步做 出了巨大的貢獻(xiàn)。60年代以后投入使用的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)在軍事上對(duì)陸基無(wú)線電導(dǎo)航作了 重要的補(bǔ)充。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和軍事作戰(zhàn)方式的變化，在70年代末信息技術(shù)發(fā)展的基 礎(chǔ)上形成并陸續(xù)投入使用的新的導(dǎo)航系統(tǒng)混合體，以衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為核心，把導(dǎo)航范圍、精 度和其它性能提高到一個(gè)新的高度，極大地促進(jìn)了軍用和民用航行事業(yè)的發(fā)展，也使導(dǎo)航 的作用擴(kuò)展到社會(huì)生活的各個(gè)方面。目前各國(guó)都在積極發(fā)展導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，包括美國(guó)GPS、 俄聯(lián)邦GL0NASS、歐盟的伽利略系統(tǒng)、以及我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等。
[0003] 對(duì)速度的精確測(cè)量在很多領(lǐng)域都有著廣泛的需求，包括軍用飛機(jī)的檢測(cè)評(píng)估，GPS 與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的集成，重力場(chǎng)測(cè)量，地球物理勘探等等。利用接收機(jī)多普勒和載波相位測(cè) 量的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)測(cè)速法可以經(jīng)濟(jì)有效地獲得高精度、高可靠性的運(yùn)動(dòng)物體速度值。機(jī)動(dòng) 車(chē)測(cè)速是目前基于導(dǎo)航衛(wèi)星原理的測(cè)速儀的主要商業(yè)市場(chǎng)。其中，計(jì)量部門(mén)使用的高精度 機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀是用來(lái)對(duì)安裝在公路上的機(jī)動(dòng)車(chē)測(cè)速系統(tǒng)（雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)、地感線 圈測(cè)速系統(tǒng)、激光測(cè)速系統(tǒng)等）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)車(chē)路試綜合檢測(cè)，校準(zhǔn)速度量值的專(zhuān)用儀器設(shè) 備，亦可用于行駛里程的測(cè)量。高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS測(cè)速儀由于其測(cè)速精度高，對(duì)天氣環(huán)境 要求較低，而且安裝簡(jiǎn)便，正在越來(lái)越多的被用作工作器具級(jí)機(jī)動(dòng)車(chē)測(cè)速儀校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)器 具，但不同的導(dǎo)航衛(wèi)星定位系統(tǒng)有著不同的衛(wèi)星空間結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類(lèi)型，目前我國(guó)對(duì)導(dǎo)航衛(wèi) 星定位系統(tǒng)測(cè)速的計(jì)量技術(shù)研究相對(duì)較少，在基于導(dǎo)航衛(wèi)星原理的測(cè)速儀的計(jì)量方法以及 技術(shù)方面還是空白。隨著我國(guó)自主的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的逐漸完善，以及我國(guó)軍用測(cè)速的 需求，對(duì)北斗測(cè)速的計(jì)量需求也逐漸顯現(xiàn)。因此對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀檢測(cè)技術(shù)的研究 需求越來(lái)越迫切。
[0004] 在計(jì)量測(cè)量領(lǐng)域，為了保證量值統(tǒng)一或測(cè)量準(zhǔn)確可靠，對(duì)高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS測(cè)速 儀檢測(cè)方法的測(cè)速誤差進(jìn)行檢測(cè)是一項(xiàng)重要工作。目前，高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS測(cè)速儀的檢 測(cè)方法有現(xiàn)場(chǎng)道路比對(duì)試驗(yàn)法和實(shí)驗(yàn)室回放信號(hào)檢測(cè)法，主要針對(duì)的都是GPS測(cè)速儀的檢 測(cè)。例如，英國(guó)將高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GPS測(cè)速儀列為機(jī)動(dòng)車(chē)測(cè)速儀型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)儀器，其 速度指標(biāo)的檢測(cè)依靠特定速度點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)道路比對(duì)試驗(yàn)來(lái)完成，使用的比對(duì)器具為非接觸測(cè) 速儀及同類(lèi)高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GPS測(cè)速儀。
[0005] 實(shí)驗(yàn)室回放信號(hào)檢測(cè)，采用三光束遮擋裝置采集試驗(yàn)車(chē)行駛產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)速度，并 用GPS信號(hào)錄制和回放儀記錄相應(yīng)的衛(wèi)星信號(hào)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)速度值進(jìn)行GPS信號(hào)的 回放。使用該方法對(duì)高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GPS測(cè)速儀進(jìn)行檢測(cè)，按其檢測(cè)工作原理，理論上能夠直 接溯源至?xí)r間/長(zhǎng)度基本量。能夠正常工作的高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GPS測(cè)速儀按照該方法的速度 指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)速度值的偏差一般不超過(guò)±0. 1% .
[0006] 然而所述現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足之處：
[0007] (1)現(xiàn)有技術(shù)中現(xiàn)場(chǎng)道路比對(duì)試驗(yàn)法每次試驗(yàn)，都需要對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地、試驗(yàn)車(chē)輛及環(huán) 境條件、人員配備提出較高要求，雖然能夠按測(cè)速儀的實(shí)際工作狀態(tài)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，但無(wú)法 實(shí)現(xiàn)同一速度點(diǎn)測(cè)量重復(fù)性的檢測(cè)。并且，作為比對(duì)器具的非接觸測(cè)速儀，在道路試驗(yàn)過(guò)程 會(huì)受到多種現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際因素的影響，其速度測(cè)量指標(biāo)以及溯源途徑，并未得到機(jī)動(dòng)車(chē)測(cè)速?lài)?guó) 際計(jì)量領(lǐng)域的公認(rèn)；
[0008] (2)現(xiàn)有技術(shù)中利用光遮擋式標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀和GPS信號(hào)記錄/回放儀對(duì)高精度機(jī) 動(dòng)車(chē)GPS測(cè)速儀進(jìn)行檢測(cè)，采用了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)合實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)星信號(hào)回放的檢測(cè)方法，該方法 包含了來(lái)自衛(wèi)星、大氣、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等因素對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生的不利影響，與高精度機(jī)動(dòng)車(chē) GPS測(cè)速儀的實(shí)際使用測(cè)量狀態(tài)較為接近，但衛(wèi)星信號(hào)錄制過(guò)程較為復(fù)雜，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要 求高，且測(cè)量不確定度較大。因此，該現(xiàn)有技術(shù)在推廣應(yīng)用時(shí)受到較大的限制。此外，目前 存在的方法都僅針對(duì)GPS測(cè)速儀進(jìn)行檢測(cè)，能夠針對(duì)使用其他GNSS系統(tǒng)的測(cè)速儀進(jìn)行檢測(cè) 的方法目前還未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道。
[0009] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)場(chǎng)道路比對(duì)試驗(yàn)法無(wú)法對(duì)測(cè)量重復(fù)性進(jìn)行檢測(cè)，而衛(wèi)星 信號(hào)回放速度檢測(cè)法的信號(hào)錄制過(guò)程較為復(fù)雜，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求較高，難以在高精度機(jī) 動(dòng)車(chē)GPS測(cè)速儀計(jì)量檢測(cè)行業(yè)中普遍推廣。且上述方法無(wú)法對(duì)現(xiàn)存的所有GNSS系統(tǒng)進(jìn)行 全面的檢測(cè)，無(wú)法滿足技術(shù)進(jìn)步的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS測(cè)速 儀的模擬測(cè)速檢測(cè)系統(tǒng)及方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS測(cè)速儀進(jìn)行方便、快捷、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn) 室檢測(cè)方法。
[0011] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0012] -種機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS測(cè)速儀的模擬測(cè)速檢測(cè)系統(tǒng)，包括控制計(jì)算機(jī)、GNSS信號(hào)模擬 器、衛(wèi)星信號(hào)場(chǎng)模擬器和被檢高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS測(cè)速儀；
[0013] 所述控制計(jì)算機(jī)產(chǎn)生模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)傳輸至GNSS信號(hào)模擬器，控制GNSS 信號(hào)模擬器和衛(wèi)星信號(hào)場(chǎng)模擬器的工作狀態(tài)，同時(shí)接收和記錄GNSS信號(hào)模擬器和被檢高 精度機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS測(cè)速儀的反饋信號(hào)，并計(jì)算檢測(cè)結(jié)果；
[0014] 所述GNSS信號(hào)模擬器的控制信號(hào)輸入端口與控制計(jì)算機(jī)相連接，GNSS信號(hào)模擬 器根據(jù)控制計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的模擬信號(hào)生成相應(yīng)的衛(wèi)星信號(hào)；
[0015] 所述GNSS信號(hào)模擬器的信號(hào)輸出端口與衛(wèi)星信號(hào)場(chǎng)模擬器相連接，GNSS信號(hào)模 擬器將其產(chǎn)生的衛(wèi)星信號(hào)傳輸至衛(wèi)星信號(hào)場(chǎng)模擬器；
[0016] 所述被檢高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS測(cè)速儀的衛(wèi)星信號(hào)接收天線與衛(wèi)星信號(hào)場(chǎng)模擬器連 接。
[0017] 所述衛(wèi)星信號(hào)場(chǎng)模擬器包括本體、射頻信號(hào)發(fā)射裝置以及可密封艙門(mén)；
[0018] 所述本體為四棱錐形微波暗室結(jié)構(gòu)，采用金屬材料，在其內(nèi)壁上設(shè)置有吸波材 料；
[0019] 所述射頻信號(hào)發(fā)射裝置的信號(hào)發(fā)射端設(shè)置在本體的頂端內(nèi)部，用于發(fā)射GNSS信 號(hào)模擬器發(fā)出的衛(wèi)星信號(hào)；
[0020] 所述射頻發(fā)射裝置的信號(hào)接入端口在本體的頂端外部，用于接收GNSS信號(hào)模擬 器發(fā)出的衛(wèi)星信號(hào)；
[0021] 也就是說(shuō)，衛(wèi)星信號(hào)場(chǎng)模擬器頂端的射頻信號(hào)發(fā)射裝置一端接收GNSS信號(hào)模擬 器發(fā)出的衛(wèi)星信號(hào)，另一端再把模擬衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射出去。
[0022] 在本體的側(cè)壁開(kāi)有可密封艙門(mén)，通過(guò)該可密封艙門(mén)將被檢高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS測(cè) 速儀的衛(wèi)星信號(hào)接收天線置于本體的內(nèi)部中央位置。
[0023] 所述被檢高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS測(cè)速儀的衛(wèi)星信號(hào)接收天線包括天線頭和連接線， 所述天線頭置于衛(wèi)星信號(hào)場(chǎng)模擬器內(nèi)，連接線的一端與所述天線頭連接，另一端與被檢高 精度機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS測(cè)速儀上的天線接口連接。
[0024] 在所述控制計(jì)算機(jī)上設(shè)有硬盤(pán)，并安裝有GNSS信號(hào)模擬器數(shù)據(jù)記錄模塊和被檢 高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GNSS測(cè)速儀數(shù)據(jù)記錄模塊；
[0025] 所述GNSS信號(hào)模擬器數(shù)據(jù)記錄模塊用于將GNSS信號(hào)模擬器實(shí)際產(chǎn)生的模擬速度 V。記錄在控制計(jì)算