[发明专利]一种导航信号时域波形失真度的测试方法

说明书

本发明提供了一种导航信号时域波形失真度的测试方法，包括如下步骤：对导航卫星下行导航信号进行高速采样；在数字域完成对采样数据中待测试导航信号支路的捕获和跟踪，导航信号支路跟踪过程中，每个跟踪周期内，对载波剥离后的导航信号低通滤波，得到导航信号基带波形数据；对导航信号基带波形数据进行电平极性归一化处理；对连续的若干个跟踪周期的电平极性归一化后的导航信号基带波形数据累加，求平均得到待测试导航信号支路的码片基带时域波形数据；确定待测试导航信号支路的码片基带时域波形中高电平和低电平的脉冲宽度；与技术要求中待评估导航信号支路规定的伪随机码片宽度比较，实现对待判定导航信号时域波形失真的测试。

技术领域

本发明属于无线电计量测试技术领域，特别涉及一种导航信号时域波形失真度的测试方法。

背景技术

导航信号在基带扩频、调制、功率放大至信号发射的过程中，由原子钟、调制器、数模转换器、变频器、滤波器、高功率放大器、多工器和发射天线一系列组件部件，共同作用来完成，这些器件所含的非理想特性导致信号的失真。此外，为了满足用户对高精度导航需求，改善不同卫星导航系统的频率兼容性，现代全球导航卫星系统中同一个载波频点往往存在多个不同调制方式的导航信号，多种信号的复合通过同一放大器，额外增加了信号的幅度和相位非线性失真。所有的非理想特性所引起的信号失真将导致导航信号捕获跟踪、导航信息解调性能恶化，导航信号的质量直接影响导航系统的信号性能。导航信号时域波形失真度是评价导航系统导航性能的一个重要指标，是导航卫星设备研制厂商和导航卫星运营控制部门进行的一个重要测试项目。波形失真度用实际导航信号中伪随机码片宽度与理论宽度的差异来表示。在高精密的卫星导航应用中，采用导航信号载波相位进行星地测距，与采用伪随机码测距方式比较，载波相位测量方式的伪距测量精度高达2～3个数量级，在对导航信号进行载波相位测距的应用中，导航信号的波形的失真对测距结果的精度有至关重要的影响，高精度的导航定位对于时域波形失真度的指标要求很高，准确地测量导航信号的波形的失真度也是导航卫星设备研制过程中的一个测试难点。

文献《GNSS空间信号质量分析方法研究》(卢晓春、周鸿伟，CSNC2010第一届中国卫星导航学术年会论文集，pp881～888)中描述一种时域波形失真度测试方法：射频导航信号下变频到中频，中频导航信号经过载波剥离后的基带信号，进行数据内插，对同一码片形状(0010或1101)的片断进行相干累加，绘制平均后的码片图，根据平均后的码片图分析码片宽度。该方法的提出者是我国开展卫星导航信号质量评估的早期主要技术工作者，所在单位也是我国导航卫星质量评估工作的早期主要承担者，因此，提出的方法目前普遍用于我国北斗导航卫星导航信号质量评估中，是导航信号时域波形失真度测试的通用方法。

作为导航卫星导航设备制造部门测试人员，经过多年实践，发现该方法尽管解决了时域波形失真度测试方法有无问题。但是该方法存在一些不足：首先，导航射频信号下变频到中频过程将引入时域非线性失真，无法在测试结果中剥离，其次，对一个伪随机码周期内的基带波形中特定4个码片片断累加，可以累加的特定波形数目太少，如GPS卫星CA码，一个伪随机码周期为1023个码片，符合特定4个码片波形的码出现次数不多于200个，累加后形成的波形形状与理论的矩形波形有较大差异，严重影响码片宽度的精确测量；第三，为了满足不同需求，当前的卫星导航信号往往采用恒包络的复合调制方式，同一频点调制了两个以上的导航信号，在完成信号跟踪后的每个导航信号的基带信号中，往往存在其他导航信号的交调分量，这些交调分量影响了待分析导航信号时域波形失真度分析结果，不同时刻相同波形累加是降低这种影响的最佳方法，而目前方法能提供的累加数目太少，不能很好地消除交调分量干扰的影响，最后，受限于基带的时域波形形状，采用插值的方法，对提高精度的作用有限。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种导航信号时域波形失真度的测试方法，通过对导航信号采样、捕获、跟踪、对载波剥离后的整周期基带波形极性归一化后进行多个周期波形数据累加，获得的时域波形可以最大程度降低通道噪声和其他导航信号的交调分量影响，进而能够精确标定导航信号时域波形失真度，从而完成本发明。