[发明专利]一种星载双频GPS接收机测试数据分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及星载数据分析技术领域，尤其涉及一种星载双频GPS接收机测试数据分析方法。

背景技术

双频GPS接收机的定位精度是事关遥感数据事后分析的一项重要指标，对于整星设计的重要性不言而喻。目前国内普遍采用的方法是对整星遥测数据包中的GPS测量数据进行精度分析。囿于遥测格式编排的限制，GPS测量数据在整星遥测数据包中的更新率比较低，通常几十秒更新一包数据，因此在地面测试过程中获取到的GPS测量数据通常有较大的时间间隔，随着整星对双频GPS接收机的定位精度的要求不断提高，这种方法已经不能再满足当前的测试需求。

发明内容

本发明提供了一种星载双频GPS接收机测试数据分析方法，通过总线监视器快速、便捷的存储GPS测量数据，并按照不同测试需求进行精度分析。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明的有益效果：

(1)使用总线监视器可以快速、便捷的存储GPS测量数据，最关键的是，通过总线监视器可以获取到1Hz即每秒的更新数据，这样大大提高了事后的数据分析精度；

(2)GPS数据分析软件可以将总线监视器二次处理后的数据和理论数据按照不同测试需求进行精度分析，可以在日常测试中高效地完成数据分析，提高了测试的工作效率。

附图说明

图1为是本发明基于总线监视器存储数据的自动化测试流程图。；

具体实施方式

为了更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。

本发明的技术解决方案是：

步骤一、在双频GPS接收机的测试过程引入总线监视器，通过总线监视器按照1Hz的频率接收、存储双频GPS接收机实时生成的测试数据；

步骤二、地面计算机提取总线监视器存储的某一时间段的测试数据，并对测试数据进行格式整理和编排，即将测试数据中的星时t、空间三轴坐标(X，Y，Z)、运行速度(Vx，Vy，Vz)以及伪距、载波相位提取出来，按照GPS仿真器中理论数据的生成格式重新进行编排；

步骤三、分别对定位数据精度、伪距精度以及载波相位精度进行分析，具体的分析算法如下：

(1)定位数据精度分析：首先提取出总线监视器中存储的某一时间段的GPS测量数据，并且通过GPS遥测判读确保这一段数据是在GPS接收机完成整秒收敛以后生成的。随后在理论数据文件中检索出对应时间段的数据，然后将两份数据文件中的X、Y、Z坐标值按照对应的时间顺序分别作差，最后由公式解算出定位精度即可获得双频GPS接收机在这一时间段之内的定位情况；

(2)伪距精度分析：伪距精度定义为GPS接收机本身带来的伪距测量噪声的大小(标准差)。这里采用双差法计算伪距精度(伪距精度评估时，采用对高度角在10度以上的卫星伪距精度进行评估)。因为通过在伪距测量数据与仿真器输出的模型化的伪距间作单差，可以消除导航星钟差和其他传播路径上的误差，但无法消除接收机钟差、测量噪声和跟踪环相关误差，这样就需要在两个通道间对上面单差再作差即双差，接收机的钟差将被消除，只剩下接收机的测量误差。同时，假设作双差的两个通道的特性是相同且是不相关的，那么双差测量量标准差除即得单个原始测量的标准差。用公式表示如下：

其中，Sim1、Sim2为仿真器对应两个导航星的理论伪距，Range1、Range2为对应两个导航星的每秒钟平滑后的伪距测量值；

(3)载波相位精度分析：载波相位精度定义为GPS接收机本身带来的载波相位测量噪声的大小(标准差)。与伪距精度的分析方法类似，载波相位精度分析同样采用双差法。由于固定时间间隔内载波相位测量量的变化量，反映了该段时间内伪距的变化量，因此可以通过在固定时间间隔内载波相位测量量变化量与该段时间内仿真器输出的模型化的伪距的变化量之间作单差，这样可以消除导航星钟差和其他传播路径上的误差，以及模糊度不确定性，但无法消除接收机钟差、测量噪声。这时就需要在两个通道间对上面单差再作差即双差，接收机的钟差将被消除，只剩下接收机的测量误差。同时，假设作双差的两个通道的特性是相同且是不相关的，那么双差测量量标准差除即得单个原始测量的标准差。用公式表示如下：

其中，Sim1、Sim2为仿真器对应两个导航星的理论伪距，Carr1、Carr2为对应两个导航星在测量时1秒钟的载波相位累加值，Carr0为载频对应的载波相位值，λ为载频波长，i、i-1表示两个相邻时刻。