本實(shí)用新型涉及導(dǎo)航領(lǐng)域，特別涉及一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航控制系統(tǒng)的半實(shí)物測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

近幾年自主導(dǎo)航設(shè)備，特別是無人駕駛技術(shù)不斷攻克與創(chuàng)新，如無人機(jī)、無人汽車、無人艦船等領(lǐng)域呈現(xiàn)出爆炸式的發(fā)展，特別是在民用領(lǐng)域，從單純的無人駕駛，航模和航拍，迅速擴(kuò)展到植保、跟蹤、救援、搜尋、安保等領(lǐng)域。而每一款新產(chǎn)品的推出，或者已有產(chǎn)品的升級(jí)，甚至是剛裝配好的成熟產(chǎn)品，在進(jìn)入市場(chǎng)之前都要進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整，以使具備導(dǎo)航功能的自主導(dǎo)航設(shè)備的軟硬件都處于最佳狀態(tài)。

現(xiàn)階段測(cè)試總安排在全套產(chǎn)品制備完成后，才進(jìn)行整機(jī)測(cè)試，如果測(cè)試出現(xiàn)問題，則要拆機(jī)檢驗(yàn)，返工檢修，或重裝，測(cè)試效率低，從而導(dǎo)致研發(fā)周期長，大大影響了成品的上市時(shí)機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型克服現(xiàn)有技術(shù)問題的不足，專門針對(duì)無需制出衛(wèi)星導(dǎo)航載體的全部實(shí)物又能高效地對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航載體的導(dǎo)航控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的一種衛(wèi)星導(dǎo)航控制系統(tǒng)的半實(shí)物測(cè)試裝置。

本實(shí)用新型所述的一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航控制系統(tǒng)的半實(shí)物測(cè)試裝置，包括相互連接的載體導(dǎo)航控制器和衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器，所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器與載體導(dǎo)航控制器又分別與上位機(jī)連接。

進(jìn)一步地，載體導(dǎo)航控制器通過串口或網(wǎng)口與上位機(jī)連接。

進(jìn)一步地，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器生成BDS、GPS、GLONASS、GALILEO中的至少任意一種仿真衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

通過載體導(dǎo)航控制器發(fā)送位置坐標(biāo)給衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器根據(jù)位置坐標(biāo)生成仿真衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，并分別發(fā)送仿真衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)給所述載體導(dǎo)航控制器和上位機(jī)，載體導(dǎo)航控制器發(fā)送當(dāng)前位置坐標(biāo)給上位機(jī)，上位機(jī)將仿真衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)與當(dāng)前位置坐標(biāo)進(jìn)行評(píng)估分析，從而判斷衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的執(zhí)行情況是否合格。對(duì)載體導(dǎo)航控制器進(jìn)行半實(shí)物的導(dǎo)航測(cè)試，可以不必要等待具備該載體導(dǎo)航控制器的整機(jī)完全制備與組裝好后再進(jìn)行導(dǎo)航測(cè)試，也更不必要在室外受嚴(yán)寒酷暑、風(fēng)速、溫度等天氣的影響，及室外場(chǎng)地的大小、布局等外部環(huán)境限制，可以在室內(nèi)進(jìn)行多次簡單快速、重復(fù)性測(cè)試，縮短研發(fā)周期，與提高整機(jī)產(chǎn)品合格率與加快上市時(shí)間。

附圖說明

構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。

圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施例所述測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實(shí)用新型另一種實(shí)施例所述測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是圖2中所示測(cè)試裝置中的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器的示意圖；

圖4是圖3中所示衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器中的數(shù)學(xué)仿真單元的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5是圖3中所示衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器中的信號(hào)仿真單元的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍有任何的限制作用。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本文件的描述，可以對(duì)本文件中實(shí)施例中以及不同實(shí)施例中的特征進(jìn)行相應(yīng)組合。

如圖1和圖2所示，一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航的控制系統(tǒng)半實(shí)物測(cè)試裝置，包括相互連接的載體導(dǎo)航控制器和衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器，所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器與載體導(dǎo)航控制器又分別與上位機(jī)連接。

進(jìn)一步地，所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器與上位機(jī)之間還設(shè)置有GNSS接收機(jī)，以避免衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器與載體導(dǎo)航控制器的衰減不一致的問題，檢測(cè)結(jié)果可靠性更高。

具體地，載體導(dǎo)航控制器通過串口或網(wǎng)口與上位機(jī)連接。

衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器生成BDS、GPS、GLONASS、GALILEO中的至少任意一種仿真衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)。

以上本實(shí)用新型實(shí)施例所述的測(cè)試裝置均適于帶有中國、美國GPS、歐洲Galileo、俄羅斯GlONASS中任一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的載體，即衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器可以生成BDS、GPS、GLONASS、GALILEO、QZSS和GAGAN中的至少任意一種仿真衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，提供一種兼容性的衛(wèi)星導(dǎo)航模擬信號(hào)以適于不同衛(wèi)星導(dǎo)航載體的導(dǎo)航控制器。進(jìn)一步地，在其他實(shí)施例中，衛(wèi)星導(dǎo)航載體軌跡仿真參數(shù)配置單元包括車載、艦船、飛機(jī)和導(dǎo)彈中至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)模型，也就是說導(dǎo)航載體可以為帶衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的無人機(jī)、無人汽車、無人艦船，甚至是導(dǎo)彈等，載體導(dǎo)航控制器的先行測(cè)試對(duì)于導(dǎo)彈研制的重要性就更為突出。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型另一實(shí)施例中，結(jié)合圖1至圖5所示，具體地，所述基于衛(wèi)星導(dǎo)航的控制系統(tǒng)半實(shí)物測(cè)試裝置，首先通過載體導(dǎo)航控制器發(fā)送位置坐標(biāo)給衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器根據(jù)位置坐標(biāo)生成仿真衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，并分別將所述仿真衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)發(fā)送給所述載體導(dǎo)航控制器和上位機(jī)，所述載體導(dǎo)航控制器也將當(dāng)前位置坐標(biāo)發(fā)送給所述上位機(jī)，所述上位機(jī)將衛(wèi)星導(dǎo)航仿真信號(hào)與當(dāng)前位置坐標(biāo)進(jìn)行評(píng)估分析，從而對(duì)載體導(dǎo)航控制器進(jìn)行半實(shí)物的導(dǎo)航性能進(jìn)行判斷，可以不必要等待具備該載體導(dǎo)航控制器的整機(jī)完全制備與組裝好后再進(jìn)行導(dǎo)航測(cè)試，更不必要在室外受嚴(yán)寒酷暑、風(fēng)速、溫度等天氣的影響，及室外場(chǎng)地的大小、布局等外部環(huán)境限制，可以在室內(nèi)進(jìn)行多次簡單快速、重復(fù)性測(cè)試，縮短研發(fā)周期，與提高整機(jī)產(chǎn)品合格率與加快上市時(shí)間。

進(jìn)一步地，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器還可以發(fā)送給GNSS接收機(jī)，GNSS接收機(jī)將衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)，在上位機(jī)中通過GNSS接收機(jī)與載體導(dǎo)航控制器進(jìn)行比較分析，判斷衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的執(zhí)行情況是否合格，可以避免衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器與載體導(dǎo)航控制器的衰減不一致的問題，檢測(cè)數(shù)據(jù)可比性高，檢測(cè)結(jié)果可靠性更高。

具體地，如圖3所示，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器可以包括依次信號(hào)連接的仿真控制單元、數(shù)學(xué)仿真單元、信號(hào)仿真單元，仿真控制單元，用于控制仿真節(jié)拍和配置衛(wèi)星導(dǎo)航載體軌跡仿真參數(shù)；數(shù)學(xué)仿真單元，根據(jù)所述仿真參數(shù)計(jì)算衛(wèi)星導(dǎo)航的仿真數(shù)據(jù)；信號(hào)仿真單元，將所述數(shù)學(xué)仿真單元生成的仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成載體導(dǎo)航控制器能接收到的射頻導(dǎo)航信號(hào)。具體地，本實(shí)施例中，如圖3所示，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器包括根據(jù)仿真參數(shù)計(jì)算導(dǎo)航衛(wèi)星仿真數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)仿真單元、將數(shù)學(xué)仿真單元生成的仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成射頻導(dǎo)航信號(hào)的信號(hào)仿真單元、用于控制仿真節(jié)拍和配置仿真參數(shù)的仿真控制單元和用于控制輸出射頻導(dǎo)航信號(hào)的功率衰減范圍的功率控制單元，數(shù)學(xué)仿真單元在仿真控制單元控制仿真節(jié)拍和配置仿真參數(shù)指令下進(jìn)行導(dǎo)航衛(wèi)星仿真數(shù)據(jù)的計(jì)算，通過數(shù)據(jù)傳輸，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器中的信號(hào)仿真單元將仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成射頻導(dǎo)航信號(hào)，功率控制單元控制射頻導(dǎo)航信號(hào)的功率衰減范圍，已適于最佳測(cè)試狀態(tài)下的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，通過天線發(fā)射給載體導(dǎo)航控制器、GNSS接收機(jī)；如圖4所示，通常該數(shù)學(xué)仿真單元包括時(shí)空系統(tǒng)模型、衛(wèi)星軌道及鐘差計(jì)算模型、用戶仿真、基本觀測(cè)數(shù)據(jù)生成模型、空間環(huán)境模型、多徑模型和導(dǎo)航電文生成模型。其中，用戶仿真包括用戶軌跡姿態(tài)技術(shù)模型、外部輸入軌跡和慣導(dǎo)參數(shù)；所述基本觀測(cè)數(shù)據(jù)生成模型包括相對(duì)論效應(yīng)改正和地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)改正；所述空間環(huán)境模型包括電離層模型、對(duì)流層模型和大氣衰減模型；所述電文生成模型包括軌道擬合、鐘差擬合、電離層擬合和導(dǎo)航電文編排模型。數(shù)學(xué)仿真單元的主要功能是完成中國BDS、美國GPS、歐洲Galileo、俄羅斯GlONASS中任一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星軌道、用戶軌跡以及空間環(huán)境，實(shí)時(shí)計(jì)算用戶天線口面接收到的全部可視衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)特性，包括衛(wèi)星相對(duì)用戶的偽距、多普勒、多普勒變化率和多普勒變化率的變化率等數(shù)據(jù)，用于驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生單元生成用戶天線口面接收的導(dǎo)航信號(hào)和天線后端的導(dǎo)航信號(hào)。進(jìn)一步地，信號(hào)仿真單元包括基帶信號(hào)仿真模塊和上變頻單元，基帶信號(hào)仿真模塊根據(jù)導(dǎo)航衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生基帶導(dǎo)航信號(hào)，上變頻單元負(fù)責(zé)將基帶導(dǎo)航信號(hào)上變頻為射頻導(dǎo)航信號(hào)。如圖5所示，信號(hào)仿真單元包括基帶信號(hào)仿真和上變頻單元兩個(gè)部分，基帶信號(hào)仿真模塊通過系統(tǒng)總線來的導(dǎo)航衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生基帶導(dǎo)航信號(hào)，基帶信號(hào)仿真采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)完成，結(jié)構(gòu)上基帶FPGA和基帶DA組成，共同完成數(shù)字基帶信號(hào)的精密延遲控制和碼、載波相位控制，上變頻單元負(fù)責(zé)將基帶導(dǎo)航信號(hào)上變頻為射頻導(dǎo)航信號(hào)。仿真控制單元負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)設(shè)備仿真節(jié)拍控制、仿真參數(shù)配置以及仿真狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示。仿真控制單元包括顯示仿真狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單元。仿真控制單元還包括用戶界面、可視化、場(chǎng)景配置與管理單元，用戶軌跡參數(shù)配置單元，仿真控制與參數(shù)設(shè)置單元，天線陣列參數(shù)配置單元。仿真控制單元還包括自校準(zhǔn)單元控制單元，用于完成時(shí)延、功率參數(shù)的自動(dòng)校準(zhǔn)。仿真控制單元是操作控制中心，運(yùn)行于仿真控制計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航信號(hào)仿真的協(xié)同管理，以保證各組成部分之間的協(xié)調(diào)性和同步性。本實(shí)施例中，數(shù)學(xué)仿真單元在測(cè)試中構(gòu)建了一個(gè)良好的測(cè)試條件。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型另一實(shí)施例中，所述信號(hào)功率控制單元可以包括數(shù)字信號(hào)功率控制和可程控衰減器功率控制，其中數(shù)字信號(hào)功率控制，為在數(shù)字基帶部分對(duì)衛(wèi)星信號(hào)功率進(jìn)行控制。導(dǎo)航信號(hào)模擬器要求輸出的射頻信號(hào)的功率范圍為-60dBm～-150dBm，功率分辨率為0.1dB，功率準(zhǔn)確度為0.2dB。因此需要將輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行分級(jí)處理。信號(hào)功率控制單元完成輸出射頻信號(hào)的功率衰減控制，包括數(shù)字信號(hào)功率控制和可程控衰減器功率控制兩部分。數(shù)字信號(hào)功率控制主要是在數(shù)字基帶部分完成衛(wèi)星信號(hào)功率的控制，從而滿足用戶對(duì)衛(wèi)星功率0.1dB分辨率的測(cè)試需求?？沙炭厮p器功率控制主要任務(wù)是完成對(duì)合路輸出的導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行整體的0～90dB大范圍的功率衰減控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

通過載體導(dǎo)航控制器發(fā)送位置坐標(biāo)給衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器根據(jù)位置坐標(biāo)生成仿真衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，并分別發(fā)送仿真衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)給所述載體導(dǎo)航控制器和上位機(jī)，載體導(dǎo)航控制器發(fā)送當(dāng)前位置坐標(biāo)給上位機(jī)，上位機(jī)將仿真衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)與當(dāng)前位置坐標(biāo)進(jìn)行評(píng)估分析，從而判斷衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的執(zhí)行情況是否合格。對(duì)載體導(dǎo)航控制器進(jìn)行半實(shí)物的導(dǎo)航測(cè)試，可以不必要等待具備該載體導(dǎo)航控制器的整機(jī)完全制備與組裝好后再進(jìn)行導(dǎo)航測(cè)試，也更不必要在室外受嚴(yán)寒酷暑、風(fēng)速、溫度等天氣的影響，及室外場(chǎng)地的大小、布局等外部環(huán)境限制，可以在室內(nèi)進(jìn)行多次簡單快速、重復(fù)性測(cè)試，縮短研發(fā)周期，與提高整機(jī)產(chǎn)品合格率與加快上市時(shí)間。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。