[发明专利]一种基于监测接收机的导航信号相关损失评估系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术，特别涉及一种卫星导航信号关键性能指标——相关损失的评估系统与方法。

背景技术

在导航卫星有效载荷的研制过程中，需要对各项性能指标进行测试，其中，相关损失是卫星导航有效载荷的关键指标之一，它衡量导航信号总功率中有效功率(即相关功率)所占比重。

传统的评估方法是在低噪声条件下，对信号进行高速宽带数字采样，尽可能保留信号带宽内所有信息，再利用理想信号对其进行时域全相关，获得实际相关值，对比理想信号自相关，即可得到相关损失。该方法存在如下缺点：

(1)操作步骤繁琐，由于是开环采集，采集仪器需要同源，对仪器带宽、采样速率、精度要求较高；

(2)信号质量分析程序设计复杂；

(3)由于数据量过大，无法对相关损失进行连续、实时监测；

(4)该方法是从整体信号角度进行衡量，与实际接收机的单路、闭环跟踪方法存在差异，无法准确表征信号的接收性能。

发明内容

本发明的技术解决问题是：提供一种基于监测接收机的导航信号相关损失的评估系统与方法，弥补现有相关损失评估方法实现复杂、操作步骤繁琐的缺点，该方法评估精度高、操作简单、实时性好，可以对导航信号的相关损失进行连续、实时监测。

本发明的技术解决方案是：一种基于监测接收机的导航信号相关损失评估系统，包括通用信号跟踪模块、理想导航信号模拟模块、平方累加模块一、平方累加模块二、相关损失计算模块和相关损失校正模块；

理想导航信号模拟模块，用于模拟理想导航信号，与输入的射频/中频导航信号即原始导航信号一起通过信号选择先后进入通用信号跟踪模块；

通用信号跟踪模块，对经过信号选择后的一路导航信号进行跟踪，产生I路和Q路的即时相关支路的积分清零的输出结果，并发送至相关损失计算模块；

平方累加模块一，对经过信号选择后的那路导航信号进行平方运算后累加，得到导航信号的原始功率，并将原始功率发送至相关损失计算模块；

平方累加模块二：用于将本地理想载波信号进行平方运算后累加，得到载波功率，并将载波功率发送至相关损失计算模块；

相关损失计算模块：根据接收I路和Q路的即时相关支路的积分清零的输出结果、导航信号的原始功率、载波功率，计算相关损失粗略结果，并将相关损失粗略结果发送至相关损失校正模块；

相关损失校正模块：利用接收的相关损失粗略结果进行校正，产生最终的相关损失评估结果。

所述的相关损失计算模块实现过程如下：

(1)将接收的相应导航信号的I路和Q路的即时相关支路的积分清零的输出结果Ip和Qp平方求和，得到相应导航信号的一个信号分量的相关功率Ep，计算其分贝表示Ep[dB]，当信号中包含多个信号分量时，将各个信号分量的相关功率求和得到∑Ep，计算其分贝表示得到导航信号总的相关功率∑Ep[dB]；

(2)计算瞬时信号功率积分的积分时间长度和跟踪环路中的积分清零时间之比Cp，计算其分贝表示Cp[dB]；

(3)根据信号的调制方式，计算理想导航信号中的互调分量所占的百分比1-Hp，计算总有用信号Hp所占百分比的分贝表示Hp[dB]；

(4)根据信号的调制方式，计算理想导航信号中各个信号分量的功率配比，并计算要计算相关损失的信号分量和总的有用信号之比Pp，计算其分贝表示Pp[dB]；

(5)当经过信号选择后的信号为原始导航信号且仅计算其中某一路信号分量的相关损失时，原始导航信号的相关损失的粗略结果为CL_Comp_Orig[dB]＝Sp[dB]-Ep[dB]-Qp[dB]-Cp[dB]-Hp[dB]-Pp[dB]；当信号中包含多个信号分量时，原始导航信号的合路相关损失的粗略结果为CL_Sum_Orig[dB]＝Sp[dB]-∑Ep[dB]-Qp[dB]-Cp[dB]-Hp[dB]；

当经过信号选择后的信号为理想导航信号且仅计算其中某一路信号分量的相关损失时，理想导航信号相关损失的粗略结果为CL_Comp_Ideal[dB]＝Sp[dB]-∑Ep[dB]-Qp[dB]-Cp[dB]-Hp[dB]-Pp[dB]；当信号中包含多个信号分量时，理想导航信号的合路相关损失的粗略结果为CL_Sum_Ideal[dB]＝Sp[dB]-∑Ep[dB]-Qp[dB]-Cp[dB]-Hp[dB]；

上述Sp[dB]为相应导航信号的原始功率的分贝表示；

Qp[dB]为相应导航信号的载波功率的分贝表示；

所述的相关损失校正模块实现方法如下：